JP3055146B2 - インクジェットヘッド - Google Patents

インクジェットヘッド

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JP3055146B2
JP3055146B2 JP7414390A JP7414390A JP3055146B2 JP 3055146 B2 JP3055146 B2 JP 3055146B2 JP 7414390 A JP7414390 A JP 7414390A JP 7414390 A JP7414390 A JP 7414390A JP 3055146 B2 JP3055146 B2 JP 3055146B2
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    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201Structure of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/14274Structure of print heads with piezoelectric elements of stacked structure type, deformed by compression/extension and disposed on a diaphragm
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    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/18Electrical connection established using vias

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

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等の媒体上にイ
ンク像を形成するプリンタ等のインクジェットヘッド、
より詳細にはインク滴を吐出させる圧力発生部材の構造
に関する。
(従来技術) インク滴を飛翔させ記録紙等の媒体上に付着して画像
を形成するインクジェット記録ヘッドは、特公昭60−89
53号公報に見られるように、圧電変換器を、インク室に
ノズル形成基板に対してほぼ直角方向となるようにイン
クを圧力発生部材により加圧してインク滴を吐出させる
ように構成されている。
(発明が解決しようとする課題及び目的) しかし、圧力発生部材を基板上に2次元的に配設しよ
うとすると、多数の圧力発生部材と外部回路とを接続す
る電極のスペースが不足し、圧力発生部材を高密度で配
置することが困難であるという問題がある。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであ
って、多数の圧力発生部材を共通の基板に配置して、外
部駆動回路に容易に接続することができるインクジェッ
トヘッド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) このような問題を解消するために、本発明において
は、圧力発生部材の変位によりノズルよりインクを吐出
するインクジェットヘッドにおいて、前記圧力発生部材
が、圧電材料を挟み込んでそれぞれ一側と他側に露出す
る内部電極を形成し、かつ前記内部電極の露出面から固
定面に一部が回り込むように形成された接続用電極を備
え、前記接続用電極を介して基板の電極に接続、固定さ
れている。
(実施例) 以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は、本発明のインクジェットヘッドを搭載した
プリンタの斜視図であって、記録媒体1は送りローラー
2、3の押圧によりプラテン4に巻かれ、記録の進行に
従い矢印5の方向に搬送される。ガイド軸6、7に案内
されプラテン4の軸に平行な方向に移動可能なキャリジ
8上には、複数のノズルを有するインクジェットヘッド
9が搭載されており、矢印10の方向に移動しつつ各々の
ノズルからインク滴を吐出して記録媒体1上にインク像
を形成する。
第2図は、本発明によるインクジェットヘッドの斜視
図である。
圧力発生部材19は、基板71上に2次元に配置されてい
て、ケーシング23とノズル形成基板31で囲まれた部分に
満たされたインクに浸されている。ノズル形成基板31に
はノズル33が複数配置され、圧力発生部材19の端部70が
ノズル33の入口に対向している。
第3図、第4図、第5図により本発明のインクジェッ
トヘッドの吐出動作を説明する。
第3図に示すように圧力発生部材19は、基板71上に配
置されていてその端部70がノズル形成基板31と距離hを
おいて配置されている。ノズル形成基板31にはノズル30
が配置されている。
圧力発生材19は、圧電素子21と内部電極78a,79aと、
外部電極78、79とから構成されている。内部電極78a,79
aは、圧電素子21を挟み込むようにくし歯状に配置され
ている。これにより、電極78a,79a間の距離を狭くし
て、圧力発生部材19を低い駆動電圧で駆動することがで
きる。圧電素子21は矢印45の方向に分極され、内部電極
78a,79a間に電圧を印加することによって、d33圧電逆効
果によって圧電素子21が矢印45に平行な方向に伸縮す
る。
内部電極78a、79aはそれぞれ側面に形成された電極7
8、79を介して接続され、また電極78、79は、その下端
が圧力発生部材19の下面、つまり固定面に、電極78、79
同士が短絡しないように回り込んで接続部78b、79bを形
成している。
この接続部78b、79bは、基板71の表面に露出している
電極72に接合され、基板71を貫通して裏面に形成された
電極73を介して外部駆動回路に接続可能となっていて、
裏面で外部駆動回路と接続が可能となるため、ケーブル
等を容易に引き回すことができる。
電源24と放電スイッチ27、充電スイッチ26からなる駆
動回路と電極72とは、基板71の裏面で電極73を介して接
続されている。基板71とノズル形成基板31で囲まれる空
間にはインク25が満たされている。充電スイッチ26を閉
じ、内部電極78aと内部電極79aの間に圧電素子21の分極
方向と同じ方向に電界を印加すると、圧電素子21はd33
圧電逆効果によって伸び、端部70はノズル形成基板31に
近づいた状態で静止している。
第4図に示したように、充電スイッチ26を開くと、同
時に放電スイッチ27を閉じると、電極78と79に貯ってい
た電荷が放電し、圧電素子21に印加する電界はゼロにな
る。このとき、圧電素子21は収縮し、圧電発生部材19の
端部70は矢印41の方向に変位するから、矢印39の方向に
インクが流れ込み、インク吐出に備える。放電スイッチ
27を閉じてから、圧力発生部材19の固有振動周期の約1/
2の時間の後に、第5図に示すように、放電スイッチ27
を開き、同時に充電スイッチ26を閉じると、ふたたび圧
電素子21には電界が印加され、d33圧電逆効果によって
圧電素子21は伸び、圧力発生部材19の端部70は矢印42の
方向に変位する。これによってインクを加速し、ノズル
30よりインク滴28を吐出する。
第6図、第7図、第8図に本発明のインクジェットヘ
ッドの別の駆動方向を示す。第6図に示すように始めに
放電スイッチ27を閉じて、圧電素子21に印加する電界が
ゼロで圧力発生部材19が静止した状態から、第7図に示
すように放電スイッチ27を開いて、充電スイッチ26を閉
じる。
このとき、電極78と電極79の間には圧電素子21の分極
方向と逆に電界が印加する。これによって圧電素子21は
d33圧電逆効果によって収縮し、圧力発生部材19の端部7
0は矢印41の方向に変位する。第8図に示すように、圧
力発生部材19の固有振動の固有周期の約1/2時間の後
に、充電スイッチ26を開き、同時に放電スイッチ27を閉
じると、圧電素子21に印加する電界はゼロになる。これ
によって圧電素子21は伸びて圧力発生部材19の端部70は
矢印42の方向に変位する。これによってインクを加圧
し、インク滴28をノズル30より吐出する。d33圧電逆効
果で圧電素子21の分極方向と逆方向に電界を印加する場
合、わずかな電界で大きな変位を得ることができるた
め、順方向に電界を印加する場合よりも効率が良い利点
がある。
第9図は本発明によるインクジェットヘッドの基板71
の斜視図であって、圧力発生部材19が配置される基板71
には貫通孔77が穿設されている。貫通孔77の直径は250
μm以上500μm以下であり、またピッチthは300μmで
ある。基板71の表面には電極72が配置されていて、銅の
無電解メッキによって形成され、その幅Weは100μm、
ピッチpeは300μmである。
電極72は第10図に示すように貫通孔77の内部にも施さ
れている。電極72の厚みteは5μm以上10μm以下であ
る。電極72は貫通孔77を導通して第11図に示した裏面の
電極73に電気的に導通している。このため、圧力発生部
材19が配設されていない広いスペースに電極73を配置し
て、外部駆動回路とケーブルで容易に電気的接続ができ
る。
そして電極72には、第12図に示すように圧力素子21の
分極方向が矢印44の方向になるように、圧力発生部材19
を配置されている。圧電素子21はPZTで構成され、幅tb
が300μm、高さhbは1mm以上2mm以下である。
第13図に示すように圧力発生部材19の裏面に形成され
た接続部78b、79bは、基板71の電極72に導電性接着剤に
よって接合される。これによって、内部電極78a、79a
は、電極72を介して裏面の電極73と電気的に導通するか
ら、外部駆動回路の信号を電極73に印加することにより
圧力発生部材19を駆動できる。
第14図に示すようにダイシングカッターによって圧力
発生部材19を切断する。圧力発生部材19の長さbbは300
μmである。このとき、第15図に示すように基板71の表
(おもて)面に配置された電極72も同時に切断する。こ
のため、電極72は各々独立して切断によって分割され
た、それぞれの圧力発生部材19を独立に駆動することが
できる。こうして圧力発生部材19を分割した後、第16図
に示すようにケーシング23を基板71上に配置して、第17
図に示すようにノズル形成基板31をケーシング23上に配
置する。これによって、マトリックス状、つまり二次元
的にノズル30が配置されたインクジェットが完成する。
(発明の効果) 以上、説明したように本発明のインクジェットヘッド
においては、圧力発生部材の変位によりノズルよりイン
クを吐出するインクジェットヘッドにおいて、圧力発生
部材が、圧電材料を挟み込んでそれぞれ一側と他側に露
出する内部電極を形成し、かつ内部電極の露出面から固
定面に一部が回り込むように形成された接続用電極を備
え、接続用電極を介して基板の電極に接続、固定されて
いるので、圧力発生部材を配置する基板に貫通電極を形
成することにより、圧力発生部材が存在しない基板の裏
面の広いスペースで電極の取り回しやケーブルの引き回
しが可能となり、多数の圧力発生手段を同一基板に固定
しても外部駆動回路と容易に接続することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明のインクジェットヘッドを搭載したプ
リンタの一実施例を示す斜視図であり、第2図は、本発
明のインクジェットヘッドの一実施例を示す斜視図であ
る。 第3図、第4図、第5図、第6図、第7図、第8図は、
それぞれ本発明のインクジェットヘッドの動作を示す図
である。 第9図は、本発明のインクジェットヘッドを構成する基
板を表側からみた斜視図であり、第10図は、本発明のイ
ンクジェットヘッドを構成する基板の貫通孔近傍での断
面図であり、第11図は、本発明のインクジェヅトヘッド
を構成する基板の裏面の構造を示す斜視図である。 第12図は、本発明のインクジェットヘッドの基板に圧力
発生部材を接合した状態を示す斜視図であり、第13図
は、本発明のインクジェットヘッドを構成する圧力発生
部材と基板との貫通孔近傍での断面図である。 第14図は、圧力発生部材の配列形態を示す斜視図であ
り、第15図は、本発明のインクジェットヘッドを構成す
る基板の電極の一実施例を示す斜視図である。 第16図は、第14図に示した組立途中のインクジェットヘ
ッドにケーシングを接合した状態の斜視図であり、第17
図は、本発明によるインクジェットヘッドの完成状態を
示した斜視図である。 1……記録媒体、2、3……送りローラー 4……プラテン、6、7……ガイド軸 8……キャリッジ、9……インクジェットヘッド 19……振動子、20……金属板 21……圧電素子、22……電極 23……ケーシング、24……電源 25……インク、26……充電スイッチ 27……放電スイッチ、28……インク滴 30……ノズル、31……ノズル形成基板 71……基板、72……電極 73……電極、77……貫通孔 78……電極、79……電極

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧力発生部材の変化によりノズルよりイン
    クを吐出するインクジェットヘッドにおいて、前記圧力
    発生部材が、圧電材料を挟み込んでそれぞれ一側と他側
    に露出する内部電極を形成し、かつ前記内部電極の露出
    面から固定面に一部が回り込むように形成された接続用
    電極を備え、前記接続用電極を介して基板の電極に接
    続、固定されているインクジェットヘッド。
  2. 【請求項2】前記基板の電極が、前記基板を貫通して前
    記基板の裏面で外部回路に接続されている特許請求の範
    囲の第1項に記載のインクジェットヘッド。
  3. 【請求項3】前記前記内部電極が櫛歯状に配置されてい
    る特許請求の範囲第1項に記載のインクジェットヘッ
    ド。
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