JP2987944B2 - インクジェット式印字ヘッド - Google Patents
インクジェット式印字ヘッドInfo
- Publication number
- JP2987944B2 JP2987944B2 JP3000944A JP94491A JP2987944B2 JP 2987944 B2 JP2987944 B2 JP 2987944B2 JP 3000944 A JP3000944 A JP 3000944A JP 94491 A JP94491 A JP 94491A JP 2987944 B2 JP2987944 B2 JP 2987944B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric element
- print head
- ink jet
- jet print
- piezoelectric
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットプリン
ターに用いる印字ヘッドに関する。
ターに用いる印字ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のインクジェット式印字ヘッドは、
日本特許公報、特公昭６０−８９５３号公報に示された
ように、インクタンクを構成する容器の壁面に複数のノ
ズル開口を形成すると共に、各ノズル開口と対向するよ
うに伸縮方向を一致させて圧電素子を配設して構成され
ている。この印字ヘッドは、駆動信号を圧電素子に印加
して圧電素子を伸縮させ、この時に発生するインクの動
圧によりインク滴をノズル開口から吐出させて印刷用紙
にドットを形成するものである。
日本特許公報、特公昭６０−８９５３号公報に示された
ように、インクタンクを構成する容器の壁面に複数のノ
ズル開口を形成すると共に、各ノズル開口と対向するよ
うに伸縮方向を一致させて圧電素子を配設して構成され
ている。この印字ヘッドは、駆動信号を圧電素子に印加
して圧電素子を伸縮させ、この時に発生するインクの動
圧によりインク滴をノズル開口から吐出させて印刷用紙
にドットを形成するものである。
【０００３】このような形式の印字ヘッドに於いては、
液滴の形成効率や飛翔力が大きいことが望ましい。しか
しながら、圧電素子の単位長さ、及び単位電圧当りの伸
縮率は極めて小さいため、印字に要求される飛翔力を得
るには高い電圧を印加することが必要となり、駆動回路
や電気絶縁対策が複雑化するという問題がある。
液滴の形成効率や飛翔力が大きいことが望ましい。しか
しながら、圧電素子の単位長さ、及び単位電圧当りの伸
縮率は極めて小さいため、印字に要求される飛翔力を得
るには高い電圧を印加することが必要となり、駆動回路
や電気絶縁対策が複雑化するという問題がある。
【０００４】このような問題を解決するため、日本特許
公報特開昭６３−２９５２６９号公報に示されているよ
うに、電極と圧電材料とを交互にサンドイッチ状に積層
したインクジェット印字ヘッド用の圧電素子が提案され
ている。この圧電素子によれば電極間距離を可及的に小
さくすることが出来るため、駆動信号の電圧を下げるこ
とが出来るという効果がある。
公報特開昭６３−２９５２６９号公報に示されているよ
うに、電極と圧電材料とを交互にサンドイッチ状に積層
したインクジェット印字ヘッド用の圧電素子が提案され
ている。この圧電素子によれば電極間距離を可及的に小
さくすることが出来るため、駆動信号の電圧を下げるこ
とが出来るという効果がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな圧電素子は小型に成形することが困難であり、その
用途が限定されるという問題がある。
うな圧電素子は小型に成形することが困難であり、その
用途が限定されるという問題がある。
【０００６】本発明の目的は、圧電素子を容易に小型化
することのできるインクジェット式印字ヘッドを提供す
ることにある。
することのできるインクジェット式印字ヘッドを提供す
ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に於いては、圧電材料と導電材料をそれぞれに
交互に層状に積層し、前記圧電素子は、部分的に電圧の
かからないダミー導電材料層を有する構造にした。
に本発明に於いては、圧電材料と導電材料をそれぞれに
交互に層状に積層し、前記圧電素子は、部分的に電圧の
かからないダミー導電材料層を有する構造にした。
【０００８】
【実施例】図１に本発明に於けるインクジェット式印字
ヘッドの１例を示す。図１に於て、１１は基台、１２は
接着剤、１３は個別電極、１４は圧電素子列、１５はノ
ズルを形成した板材（以下、ノズルプレートと称
す。）、１６はダミー電極、１７はインク流路である。
ヘッドの１例を示す。図１に於て、１１は基台、１２は
接着剤、１３は個別電極、１４は圧電素子列、１５はノ
ズルを形成した板材（以下、ノズルプレートと称
す。）、１６はダミー電極、１７はインク流路である。
【０００９】本ヘッドは以下の工程で製造される。
【００１０】図２に於て、定板２１の上にグリーンシー
ト状、又は、ペースト状に調製したチタン酸ジルコン酸
鉛系複合ペロブスカイトセラミック等の圧電材料２２を
塗布して、図３に示すようにこれの表面に一方の電極と
なる第１の導電材料２３を、Ａｇ、Ｐｄ等の導電ペース
トを厚膜印刷法を用いて形成する。さらに図４に於てこ
の導電層２３の表面に圧電材料２２を塗布し、この上面
に図５のように他方の電極となる導電材料２４およびダ
ミー導電材料２５を前記の方法で塗布する。後は、前記
の方法で導電層と圧電材料を必要な積層数だけ繰り返し
塗布し、所望の厚みに積層した状態、図６で乾燥させ
る。
ト状、又は、ペースト状に調製したチタン酸ジルコン酸
鉛系複合ペロブスカイトセラミック等の圧電材料２２を
塗布して、図３に示すようにこれの表面に一方の電極と
なる第１の導電材料２３を、Ａｇ、Ｐｄ等の導電ペース
トを厚膜印刷法を用いて形成する。さらに図４に於てこ
の導電層２３の表面に圧電材料２２を塗布し、この上面
に図５のように他方の電極となる導電材料２４およびダ
ミー導電材料２５を前記の方法で塗布する。後は、前記
の方法で導電層と圧電材料を必要な積層数だけ繰り返し
塗布し、所望の厚みに積層した状態、図６で乾燥させ
る。
【００１１】これに圧力を加えた状態で焼成することに
より図７に示すような、直方体状の圧電素子３１が形成
される。この圧電素子３１の導電層２３、２４が露出し
ている面に外部電極３２、３３を形成して乾燥する。こ
こでの外部電極の形成方法は、厚膜プロセスでも薄膜プ
ロセスでも良いが、膜厚の均一性、密着強度の点で薄膜
プロセスの方が適している。又、ここで、印刷時厚み寸
法は、焼成時に収縮する為、予め収縮率を加味して各層
を所望の寸法より厚く印刷しなくてはならない。この収
縮率は、選定する導電材料、圧電材料、焼成条件により
異なるが、約１〜５０％程度である。
より図７に示すような、直方体状の圧電素子３１が形成
される。この圧電素子３１の導電層２３、２４が露出し
ている面に外部電極３２、３３を形成して乾燥する。こ
こでの外部電極の形成方法は、厚膜プロセスでも薄膜プ
ロセスでも良いが、膜厚の均一性、密着強度の点で薄膜
プロセスの方が適している。又、ここで、印刷時厚み寸
法は、焼成時に収縮する為、予め収縮率を加味して各層
を所望の寸法より厚く印刷しなくてはならない。この収
縮率は、選定する導電材料、圧電材料、焼成条件により
異なるが、約１〜５０％程度である。
【００１２】上記の工程で製造された圧電素子３１に図
８に示すように、導電膜３２、３３と対応して個別電極
１３と、外部接続用導体パターン４１を形成した基台１
１上に、図９に示すように圧電素子３１を接着剤１２に
より固定する。このようにして固定した圧電素子３１
は、図１０に示すように個別電極ピッチと同ピッチで細
かくダイヤモンドカッター等で切込み４１をいれる。こ
の後個別電極１３と切込みの入った圧電素子列１４とを
接続する。ここでの接着剤は、電極３２と基台１１上に
形成された個別電極１３とを電気的に接続する必要があ
るため、半田、導電性接着剤等の導電ペースト１９にし
て接続する方法が最適である。次に、ダイヤモンドカッ
ター等で切込みの入った隙間に、信頼性向上のためイン
クが流れ込むのを防止するよう耐湿性材料等でを圧電素
子周囲を保護しても良い。ここで、耐湿性材料に気泡が
入るのを除去するため真空脱泡等の処理を行なうのが望
ましい。
８に示すように、導電膜３２、３３と対応して個別電極
１３と、外部接続用導体パターン４１を形成した基台１
１上に、図９に示すように圧電素子３１を接着剤１２に
より固定する。このようにして固定した圧電素子３１
は、図１０に示すように個別電極ピッチと同ピッチで細
かくダイヤモンドカッター等で切込み４１をいれる。こ
の後個別電極１３と切込みの入った圧電素子列１４とを
接続する。ここでの接着剤は、電極３２と基台１１上に
形成された個別電極１３とを電気的に接続する必要があ
るため、半田、導電性接着剤等の導電ペースト１９にし
て接続する方法が最適である。次に、ダイヤモンドカッ
ター等で切込みの入った隙間に、信頼性向上のためイン
クが流れ込むのを防止するよう耐湿性材料等でを圧電素
子周囲を保護しても良い。ここで、耐湿性材料に気泡が
入るのを除去するため真空脱泡等の処理を行なうのが望
ましい。
【００１３】次に、インク流路、ノズルプレートを形成
し、その結果、図１に示したヘッド構造を得る。
し、その結果、図１に示したヘッド構造を得る。
【００１４】（比較例）本構造の圧電素子と、図１１に
示したダミー電極のない圧電素子と試作比較した例を示
す。試作したサンプル形状は、図１２に示す様にＷ１８
×Ｌ８×ｔ０．５である。
示したダミー電極のない圧電素子と試作比較した例を示
す。試作したサンプル形状は、図１２に示す様にＷ１８
×Ｌ８×ｔ０．５である。
【００１５】図１３は、ダミー電極の有る圧電素子の平
面状態で図１４はダミー電極の無い圧電素子の平面状態
である。図１３、図１４に於て、（ａ）は長さ方向のそ
り、うねり状態。（ｂ）は、幅方向のそり、うねり状態
である。本試作によれば、ダミー電極を形成したサンプ
ルは、焼結工程での歪を小さくする事が可能な為、図１
３に示すように平坦な圧電素子を得ることが出来る。
面状態で図１４はダミー電極の無い圧電素子の平面状態
である。図１３、図１４に於て、（ａ）は長さ方向のそ
り、うねり状態。（ｂ）は、幅方向のそり、うねり状態
である。本試作によれば、ダミー電極を形成したサンプ
ルは、焼結工程での歪を小さくする事が可能な為、図１
３に示すように平坦な圧電素子を得ることが出来る。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【発明の効果】本発明のインクジェット式印字ヘッドに
よれば、圧電素子が、圧電材料と導電材料を交互に複数
積層してなり、前記導電材料の一部が電圧が印加されな
いダミー導電材料層であることにより、圧電素子焼成時
に発生する応力歪みによる圧電素子の変形を緩和するこ
とができる。これにより圧電素子の方向ばらつきを抑え
ることができ、信頼性の高いインクジェット式印字ヘッ
ドを提供することができる。
よれば、圧電素子が、圧電材料と導電材料を交互に複数
積層してなり、前記導電材料の一部が電圧が印加されな
いダミー導電材料層であることにより、圧電素子焼成時
に発生する応力歪みによる圧電素子の変形を緩和するこ
とができる。これにより圧電素子の方向ばらつきを抑え
ることができ、信頼性の高いインクジェット式印字ヘッ
ドを提供することができる。
【図１】本発明のインクジェット式印字ヘッドの構造を
示す断面図。
示す断面図。
【図２】本発明のインクジェット式印字ヘッドの製造工
程を示す断面図。
程を示す断面図。
【図３】本発明のインクジェット式印字ヘッドの製造工
程を示す断面図。
程を示す断面図。
【図４】本発明のインクジェット式印字ヘッドの製造工
程を示す断面図。
程を示す断面図。
【図５】本発明のインクジェット式印字ヘッドの製造工
程を示す断面図。
程を示す断面図。
【図６】本発明のインクジェット式印字ヘッドの製造工
程を示す断面図。
程を示す断面図。
【図７】本発明のインクジェット式印字ヘッドの製造工
程を示す断面図。
程を示す断面図。
【図８】本発明のインクジェット式印字ヘッドの製造工
程を示す断面図。
程を示す断面図。
【図９】本発明のインクジェット式印字ヘッドの製造工
程を示す断面図。
程を示す断面図。
【図１０】本発明のインクジェット式印字ヘッドの製造
工程を示す断面図。
工程を示す断面図。
【図１１】比較例を示す断面図。
【図１２】試作した圧電素子形状と、そり、うねりの測
定方向を示す上面図。
定方向を示す上面図。
【図１３】本発明の圧電素子の表面状態を表面粗さ計で
測定したデータグラフ。
測定したデータグラフ。
【図１４】比較例の圧電素子の表面状態を表面粗さ計で
測定したデータグラフ。
測定したデータグラフ。
１１ 基台 １２ 接着剤 １３ 個別電極 １４ 圧電素子列 １５ ノズルプレート １６ ダミー電極 １７ インク流路 １８ コモン電極 ２５ ダミー導電材料
Claims (2)
- 【請求項１】 ノズル開口に対応して配列された圧電素
子に駆動信号が印加されることにより、前記ノズル開口
からインクを外部に放出するインクジェット式印字ヘッ
ドにおいて、 前記圧電素子は、圧電材料と導電材料を交互に複数積層
してなり、前記導電材料の一部が電圧が印加されないダ
ミー導電材料層である ことを特徴とするインクジェット
式印字ヘッド。 - 【請求項２】 前記圧電素子は、基台上に固定された後
個々の圧電素子に分割されて形成されたことを特徴とす
る請求項１記載のインクジェット式印字ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3000944A JP2987944B2 (ja) | 1991-01-09 | 1991-01-09 | インクジェット式印字ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3000944A JP2987944B2 (ja) | 1991-01-09 | 1991-01-09 | インクジェット式印字ヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04235041A JPH04235041A (ja) | 1992-08-24 |
| JP2987944B2 true JP2987944B2 (ja) | 1999-12-06 |
Family
ID=11487788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3000944A Expired - Lifetime JP2987944B2 (ja) | 1991-01-09 | 1991-01-09 | インクジェット式印字ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2987944B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7237876B2 (en) | 2003-03-19 | 2007-07-03 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Ink-jet head and method for manufacturing the same |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW432731B (en) | 1998-12-01 | 2001-05-01 | Murata Manufacturing Co | Multilayer piezoelectric part |
| JP4632386B2 (ja) * | 2000-12-21 | 2011-02-16 | キヤノン株式会社 | 液体吐出記録ヘッド |
| JP3846406B2 (ja) * | 2002-01-10 | 2006-11-15 | 株式会社村田製作所 | 電子部品、その製造方法、それを用いたフィルタおよびデュプレクサならびに電子通信機器 |
| JP4745615B2 (ja) * | 2004-01-30 | 2011-08-10 | セイコーインスツル株式会社 | 圧電デバイス及びそれを用いた電子機器 |
| JP6842446B2 (ja) * | 2018-09-12 | 2021-03-17 | 株式会社東芝 | ノズルヘッド、および液滴塗布装置 |
-
1991
- 1991-01-09 JP JP3000944A patent/JP2987944B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7237876B2 (en) | 2003-03-19 | 2007-07-03 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Ink-jet head and method for manufacturing the same |
| US7900355B2 (en) | 2003-03-19 | 2011-03-08 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Ink-jet head and method for manufacturing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04235041A (ja) | 1992-08-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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