JP3024307B2 - インクジェットプリンタヘッド - Google Patents

インクジェットプリンタヘッド

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JP3024307B2
JP3024307B2 JP24572791A JP24572791A JP3024307B2 JP 3024307 B2 JP3024307 B2 JP 3024307B2 JP 24572791 A JP24572791 A JP 24572791A JP 24572791 A JP24572791 A JP 24572791A JP 3024307 B2 JP3024307 B2 JP 3024307B2
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Japan
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ink
printer head
groove
jet printer
piezoelectric element
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雅彦 鈴木
高橋  義和
宏人 菅原
隆弘 鐘ヶ江
誠 竹内
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Brother Industries Ltd
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Brother Industries Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/10Finger type piezoelectric elements

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットプリン
タヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、圧電素子の剪断変形を利用したイ
ンクジェットプリンタヘッドの製造方法が、特開昭63
−247051号公報及び特開平2−150355号公
報に開示されている。このインクジェットプリンタヘッ
ド記録部は、多数のインク噴射孔を有する液滴ノズルプ
レート(図示せず)と、図8に示す前記ノズルプレート
が接続される多数のインク溝(圧力チャンバー)21A
と、側面に駆動電極71Aが形成された圧電材料からな
る剪断変形圧電素子である側壁22Aと、インク補充の
ための給液機構(図示せず)とから構成されている。
【0003】かかる構成のインクジェットプリンタヘッ
ドは、駆動電極71Aに電界を印加すると、側壁22A
が剪断変形を起こしインク溝21Aの容量変化をひきお
こす。その結果、インク溝21A中の液圧が変化し、ノ
ズルプレートの噴射孔から噴射される。
【0004】前記特開昭63−247051号公報に
は、前記複数個のインク溝21Aを有する圧電素子53
Aの製造方法として、基板(図示せず)上に接合された
圧電材料または圧電材料そのものにダイアモンドカッタ
ーブレード・レーザ光等を用いて溝入れ加工し、インク
溝を形成する方法が開示されている。前記圧電素子53
Aをインクジェットプリンタヘッドに応用する場合、イ
ンク噴射孔の集積度を向上させるためにはインク溝21
Aを高精度に多数個形成する必要があった。また、圧電
材料の剪断変形を有効利用するには、圧電材料の側壁2
2Aの幅寸法に対して高さ寸法を大きくする必要があ
る。また、側壁22Aの側面には駆動電極71Aを形成
する必要があり、従来はニッケル、アルミニウム等の金
属材料をスパッタ法・無電界メッキ法等を利用して形成
していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記ダ
イアモンドカッタープレート・レーザ光等によるインク
溝形成方法は、前記剪断変形に有効な深いインク溝を加
工する場合、製造方法として極めて低能率であり、また
加工による歩留りが悪い上、寸法・ピッチ精度の面でも
問題があった。また、スパッタ法により側壁への電極形
成には、圧電素子をスパッタ装置中で傾斜させる機構が
必要であり、深い溝の側壁への成膜効率が低いという問
題点があった。また、駆動時の電圧降下を考慮すると駆
動電極の厚みはある程度必要であり、この厚い駆動電極
を作成するには駆動電極形成工程におけるコストアップ
を引き起こしていた。
【0006】また、駆動電極形成方法として無電界メッ
キ法を利用した場合、成膜速度は前記スパッタ法に比べ
て格段に速いものの、メッキ液を微細なインク溝へ流入
せしめることが困難で、無電界メッキ法が適用できる形
状寸法に限界があった。
【0007】そこで本発明は上記問題点を解決するため
になされたものであり、深いインク溝を高い集積度で形
成でき、かつ安価に製造できるインクジェットプリンタ
ヘッドを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、複数のインク溝を有し、そのインク溝に貯
溜されたインクを噴射せしめるようにしたインクジェッ
トプリンタヘッドにおいて、幅広の基部と、この基部か
ら突出した幅狭の突出部とからなる断面がほぼL字状
なした複数のエレメントからなり、前記基部同士を接合
せしめて前記突出部間にイン溝を形成したことを特徴
とする。
【0009】上記構成は、前記複数のエレメントは圧電
材料からなり、前記インク溝の高さをその幅よりも大き
く構成したものにおいて好適である。
【0010】また、好ましくは、前記幅狭の突出部は、
両側面に駆動電極を有する。
【0011】さらに好ましくは、前記複数のインク溝を
覆ってカバープレートを装着する。
【0012】
【作用】本発明によれば、複数のエレメントの幅広の基
部同士を接合して、幅狭の突出部間にインク溝を形成す
ることで、深いインク溝を高い集積度で配置することが
でき、また、そのための加工も容易となる。
【0013】圧電材料によりエレメントを形成する場
合、その溝加工は非能率であるが、上記構成によって、
著しく改善され、インク溝の高さをその幅よりも大きく
構成して、効率のよい変形が実現される。
【0014】特に、幅狭の突出部の両側面に駆動電極を
形成することで、溝の内面に電極を形成するものよりも
容易に加工でき、また効率のよい剪断変形が実現され
る。
【0015】また、カバープレートを装着することで複
数のインク溝が共通に覆われる。
【0016】
【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。なお、本実施例では圧電材料としてチタン酸ジル
コン酸鉛系圧電セラミックス材料を使用した。
【0017】先ず、図1に示す圧電セラミックス基板1
1を用意する。圧電セラミックス基板11の形状寸法
は、1×20×0.2mmであり、分極処理は分極方向
13(1mm)方向に施されている。分極処理された
後、圧電セラミックス基板11の1×20mmの面の片
面のみに駆動電極12としてスパッタ法によりニッケル
皮膜が約0.5μmの厚みで形成する。この場合、皮膜
形成面はスパッタ方向と垂直であるので、スパッタ効率
がよい。
【0018】次いで、図2に示すように、前記圧電セラ
ミックス基板11を裏返し、インク溝部21と後述の接
合後は側壁となる壁部22を、ダイアモンド砥石により
研削加工する。インク溝部21の寸法は、幅0.6m
m、深さ0.1mmである。
【0019】次いで図3に示すように、インク溝部21
が形成された圧電セラミックス基板11の前記溝部21
の底部に駆動電極31を形成する。この形成には、前記
スパッタ法を用い、ニッケル皮膜を約0.5μmの厚み
に形成する。この場合、皮膜形成面はスパッタ方向と垂
直であるので、スパッタ効率が良い。なお、駆動電極1
2,31の形成は、無電界ニッケルメッキ法を用いて同
時に行っても良い。その場合、インク溝部21の開口部
寸法が大きいので、従来例で説明したようなメッキ液が
流入しにくいという問題点は生じない。
【0020】次いで図4に示すように、図3で示した圧
電セラミックス基板11をインク溝部21の中央部で切
断し、圧電素子エレメント41a、41bを形成する。
圧電素子エレメント41aの外形寸法は、0.4×20
×0.2mmであり、0.2×20×0.1mmのイン
ク溝部21aが形成されている。壁部22aの表裏両面
には、駆動電極12a、31aが形成されている。
【0021】次いで図5に示すように、圧電素子エレメ
ント41aを8個順次接合し、一体化して圧電素子53
を作成する。圧電素子53は、外形寸法1.6×20×
0.1mmのアルミナ製基板52の1.6×20の面
に、8個の圧電素子エレメント41aの0.2×20の
面を、接着層51を介して接着した。インク流路および
圧力チャンバーとして作用するインク溝21aが、圧電
素子エレメント41aの一体化により7個形成される。
各インク溝21aの両側面には駆動電極12a、31a
が形成される。従って、剪断変形を発生する圧電セラミ
ックスの壁22aは、壁の幅寸法と高さ寸法の形状比が
2(0.2/0.1)となり、効率のよい剪断変形を実
現できる。
【0022】図6に、本実施例の圧電素子53を用いて
作成したインクジェットプリンタヘッド記録部の概略構
成を示す。圧電素子53は、サイドカバープレート64
と接着層65を介して接着される。その後、インク供給
口61を備えたトップカバープレート62が接着層63
を介して接着される。前面にはインク噴射孔66を備え
たノズルプレート67が接着される。このようにしてイ
ンクジェットプリンタヘッドの記録部が完成する。
【0023】次に、圧電素子53の動作を説明する。
【0024】図7にインクジェットプリンタヘッド記録
部の縦断面図を示し、中央部のインク溝(圧力チャンバ
ー)21の電圧印加時の動作を説明する。
【0025】図7に示すように、インク溝21の外側両
側面の駆動電極12、31を正負極とし、インク溝21
の内側両側面の壁22を挟んで対向する駆動電極12、
31を負極として電圧を印加すると、インク溝21の両
側の壁22には、それぞれ矢印で示した向きの駆動電界
が発生する。各圧電素子エレメントは、分極方向13を
有するので、壁22の駆動電極12、31を有する部分
は剪断変形を起こし、図示の如くインク溝21の容積を
増加させる方向に変形する。その後、電圧がオフされる
と、壁22は電圧印加が行われる前の状態に復帰する。
この際、インク溝21はその容積を減少させると共に、
インク溝21内のインクには圧力波が発生する。つま
り、インク溝21は一種の圧力チャンバーとして動作
し、図6に示したノズルプレート67のインク噴射孔6
6からインク滴の噴射が起こる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、
数のエレメントの幅広の基部同士を接合して、幅狭の突
出部間にインク溝を形成することで、深いインク溝を高
い集積度で配置することができ、また、そのための加工
も容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に用いる圧電セラミックス基板
の斜視図である。
【図2】前記圧電セラミックス基板に溝加工をした場合
の斜視図である。
【図3】前記溝加工をした圧電セラミックス基板の溝底
部に電極形成をした場合の斜視図である。
【図4】前記溝底部に電極形成した圧電セラミックス基
板を切断して作成した圧電素子エレメントの斜視図であ
る。
【図5】前記圧電素子エレメントを接合一体化した斜視
図である。
【図6】前記一体化した圧電素子エレメントにより作成
したインクジェットプリンタヘッド記録部の斜視図であ
る。
【図7】前記圧電素子エレメントの電圧印加による変形
状態を示す断面図である。
【図8】従来の圧電素子の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
12…駆動電極 21…インク溝 22…圧電セラミックスの壁(側壁) 31…駆動電極 41…圧電素子エレメント 53…圧電素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鐘ヶ江 隆弘 愛知県名古屋市瑞穂区苗代町15番1号 ブラザー工業株式会社内 (72)発明者 竹内 誠 愛知県名古屋市瑞穂区苗代町15番1号 ブラザー工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−92460(JP,A) 特開 昭55−82661(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/045 B41J 2/055 B41J 2/16

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のインク溝を有し、そのインク溝に
    貯溜されたインクを噴射せしめるようにしたインクジェ
    ットプリンタヘッドにおいて、 幅広の基部と、この基部から突出した幅狭の突出部とか
    らなる断面がほぼL字状をなした複数のエレメントか
    なり、前記基部同士を接合せしめて前記突出部間にイン
    溝を形成したことを特徴とするインクジェットプリン
    タヘッド。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記複数のエレメン
    トは圧電材料からなり、前記インク溝の高さをその幅よ
    りも大きく構成したことを特徴とするインクジェットプ
    リンタヘッド。
  3. 【請求項3】 請求項2において、前記幅狭の突出部
    は、両側面に駆動電極を有することを特徴とするインク
    ジェットプリンタヘッド
  4. 【請求項4】 請求項1から3のいずれかにおいて、前
    記複数のインク溝を覆ってカバープレートを装着するこ
    とを特徴とするインクジェットプリンタヘッド
JP24572791A 1991-09-25 1991-09-25 インクジェットプリンタヘッド Expired - Lifetime JP3024307B2 (ja)

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JPH0584905A JPH0584905A (ja) 1993-04-06
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