JP3159015B2 - 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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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インク液滴を噴射
して印刷するインクジェット式記録装置に用いられる、
圧電素子をアクチュエータとしたインクジェットヘッド
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のインクジェットヘッドと
して、例えば、特公平６−６１９３６号公報に示される
ように、インク液滴を噴射するためのノズルと、ノズル
と連通され噴射されるべき液体を該ノズルに供給する圧
力チャンバーと、圧力チャンバーの側壁を構成する、逆
方向に分極された２種の圧電素子及び側壁に形成され分
極方向と直角方向の電界を印加する電極からなるアクチ
ュエータと、インク液を圧力チャンバー内に補充する給
液手段とから構成され、アクチュエータの電極への電圧
印加により圧電素子の側壁がせん断変形し、それにより
圧力チャンバー内の圧力変化をもたらし、ノズルからイ
ンク液滴を噴射することができるものがある。
【０００３】このような構成のインクジェットヘッドの
アクチュエータは、２種の圧電素子を突き合わせて接合
し、該圧電素子に溝を切削して圧力チャンバーの側壁を
形成し、その側壁にメッキ処理により電極を形成するこ
とが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにアクチュエータを構成する圧電素子の接合に接着
剤が用いられた場合、接着剤の厚みが大きいと、メッキ
は圧電素子を構成するセラミック等には付き易いが、接
着剤を構成する樹脂材等には付き難いことから、側壁に
メッキ処理により形成される電極の膜厚が不均一にな
り、電極膜厚の被覆率が低下する。その結果、アクチュ
エータの能力が低下し、インク液滴の噴射速度が低下し
たり、あるいは、接合されている２種の圧電素子間に跨
がる電極間の導通が遮断され、インク液滴の噴射が不能
になるといった問題がある。
【０００５】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、アクチュエータを構成する圧電
素子の接合に用いられる接着剤の厚みを所定の範囲で制
限することで、アクチュエータの側壁に形成される電極
の被覆率が低下するのを防止し、ひいては、インク液滴
の均質な噴出性能を確保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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明のインクジェットヘッドは、インク液
を噴射して記録を行うインクジェット式記録装置に用い
られるインクジェットヘッドにおいて、インク液滴を噴
射するためのノズルと、前記ノズルと連通され噴射され
るべき液体を該ノズルに供給する圧力チャンバーと、前
記圧力チャンバーの側壁を構成する、分極方向が異なる
２種の圧電素子及び前記側壁にメッキ処理により形成さ
れ該分極方向と直角方向の電界を印加する電極からなる
アクチュエータと、前記アクチュエータの作動により前
記ノズルから噴射されたインク液を圧力チャンバー内に
補充する給液手段とからなり、前記２種の圧電素子は接
着層を介して接着されており、この接着層の厚みを、そ
の接着層に形成される電極の被覆率が８０％以上に保持
されるように、１０μｍ以下としたものである。
【０００７】上記構成においては、圧力チャンバーの側
壁に形成された電極に電圧を印加することにより、アク
チュエータをなす分極方向が異なる２種の圧電素子がせ
ん断変形し、圧力チャンバーの内圧が変化し、その内部
のインク液滴がノズルより噴射される。噴射されるイン
ク液は圧力チャンバー内に給液手段により補充される。
ここに、メッキ処理により側壁に形成される電極のメッ
キは圧電素子部分には付き易く、接着層部分には付き難
いが、接着層を薄くしているので、２種の圧電素子に跨
がる側壁の電極が遮断されるようなことがなく、従っ
て、所望のアクチュエータ特性を確保でき、噴射性能が
低下するようなことがなくなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化したインク
ジェットヘッドの一実施例について図面を参照して説明
する。ここで説明するインクジェットヘッドは、インク
ジェット式プリンタ等に適用されるものであり、圧力チ
ャンバーの側壁に圧電素子を用いて、同素子によるせん
断変形による圧力チャンバーの内圧変化を用いてインク
液滴を噴出するものである。
【０００９】図１はインクジェットヘッドの部分破断斜
視図である。インクジェットヘッドは、圧電素子である
圧電セラミックス基板１に、ダイシング加工等によって
互いに平行な溝加工がなされ、インク室となる圧力チャ
ンバー２が多数形成されている。圧力チャンバー２の一
方の端には、ノズル３ａを持つノズルプレート３が接続
されている。圧力チャンバー２を構成する側壁４（圧電
側壁という）は分極方向が異なる２種の圧電素子により
形成されており、圧電側壁４の表面には該分極方向と直
角方向の電界を印加するための電極５が形成されてい
る。また、圧力チャンバー２が形成された圧電セラミッ
クス基板１の上部は、インク供給口（給液手段）６を有
する上部カバー７によって蓋をされている。圧力チャン
バー２は、インク供給口６を経て図示しないインクカー
トリッジに接続されている。このような構成によって、
圧力チャンバー２の断面形状は、圧電側壁４と上部カバ
ー７に囲まれた長方形を呈することになる。
【００１０】図２はインクジェットヘッドの縦断面図で
ある。分極方向が異なる２種の圧電側壁４（４ａ，４
ｂ）とこの圧電側壁に形成された電極５（５１，５２）
からアクチュエータが構成されている。２種の圧電素子
４ａ，４ｂの分極方向を矢印で示している。電極５１，
５２はメッキ処理により形成される。電極５１には＋電
位、電極５２にはＧＮＤが接続されることで、圧電素子
４ａ，４ｂに電界を印加する。圧電素子４ａ，４ｂは接
着層１０を介して接着されており、この接着層１０の厚
みを、後述する理由から、圧電側壁４ａ，４ｂに形成さ
れる電極５１，５２の被覆率が所定値以上に保持される
ように薄くしている。なお、上部カバー７は圧電素子４
ｂの上端部に接着剤１０を介して接着されている。
【００１１】上記構成のインクジェットヘッドの印字動
作を説明する。インクジェットヘッドは、図示しないプ
リンタのキャリッジに搭載され、搬入された印刷すべき
用紙に沿って往復移動させ、ホストコンピュータ等から
インターフェースを介して転送された印字データ（ドッ
トデータ）に基づいて電極５１，５２に印加する電圧を
制御して、アクチュエータを動作させる。これにより、
圧電側壁４ａ，４ｂはせん断変形し、それにより圧力チ
ャンバー２の内圧が変化し、インクカートリッジから供
給された同チャンバー２内のインクはノズル３ａからイ
ンクジェット式により噴射され、印字動作が行われるこ
とになる。
【００１２】次に、圧電側壁４ａ，４ｂを接着する接着
層１０の厚みの影響について、図３（ａ）（ｂ）、図４
及び図５を参照して説明する。図３（ａ）（ｂ）は接着
層１０の厚みが大きい場合に、圧電側壁４ａ，４ｂにメ
ッキ処理により形成される電極５１又は５２の被覆が接
着層１０の部分で薄くなる様子を示している。電極の被
覆率が低下すると、圧電側壁４ａ，４ｂに跨がって形成
されるべき電極の導通が遮断されることがあり、その場
合には、ノズルからのインク噴射速度が低下し、ひいて
は、噴射不能になることがある。図４は、接着層１０の
厚さと接着層部のメッキ電極の被覆率との関係を実験に
より求めたグラフである。接着層１０の厚さが１０μｍ
を越えると、顕著に被覆率が低下することが分かる。な
お、メッキ電極の厚さは１μｍとした。本発明では、接
着層１０の厚さを１０μｍ以下とすることで、被覆率は
８０％以上に保持されるようにした。
【００１３】図５は、接着層１０の厚さと噴射される液
滴速度との関係を実験により求めたグラフである。この
場合においても、接着層１０の厚さが１０μｍを越える
と、顕著に液滴速度が低下することが分かる。液滴速度
が適正な速度より１０％以上変化すると、印字の外観に
支障を来し、品質が低下する。そこで、接着層１０の厚
みは、１０μｍ以下とすることが望ましいことが判明し
た。
【００１４】なお、本発明は上記実施例構成に限られず
種々の変形が可能である。例えば、上記実施例では、イ
ンクが供給される圧力チャンバー２が圧電側壁４ａ，４
ｂを挟んで隣接したものを示したが、各圧力チャンバー
２の両側にインクが供給されない非噴射領域が配置され
た構成であっても構わない。
【００１５】
【発明の効果】以上のように請求項１の発明に係るイン
クジェットヘッドによれば、アクチュエータを構成する
２種の圧電素子を接着する接着層の厚みを１０μｍ以下
としたので、アクチュエータの側壁にメッキ処理により
形成される電極の被覆率が高くなり、インク液滴の均質
な噴出性能を確保できる。すなわち、２種の圧電素子に
跨がる側壁の電極が遮断されるようなことがなくなり、
従って、インク液滴の噴射速度が低下したり、噴射不能
に陥るようなことが防止され、高品位の印字動作が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるインクジェットヘッド
の部分破断斜視図である。
【図２】インクジェットヘッドの縦断面図である。
【図３】（ａ）（ｂ）は接着層の厚みが大きい場合に圧
電側壁に形成される電極被覆が接着層部分で薄くなる様
子を示した断面図、及び側面図である。
【図４】接着層の厚さと接着層部のメッキ電極の被覆率
との関係を実験により求めた図である。
【図５】接着層の厚さと噴射される液滴速度との関係を
実験により求めた図である。
【符号の説明】
１ 圧電セラミックス基板 ２ 圧力チャンバー ３ａ ノズル ４，４ａ，４ｂ 側壁 ５，５１，５２ 電極 ６ インク供給口（給液手段） １０ 接着層

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 インク液を噴射して記録を行うインクジ
    ェット式記録装置に用いられるインクジェットヘッドに
    おいて、 インク液滴を噴射するためのノズルと、 前記ノズルと連通され噴射されるべき液体を該ノズルに
    供給する圧力チャンバーと、 前記圧力チャンバーの側壁を構成する、分極方向が異な
    る２種の圧電素子及び前記側壁にメッキ処理により形成
    され該分極方向と直角方向の電界を印加する電極からな
    るアクチュエータと、 前記アクチュエータの作動により前記ノズルから噴射さ
    れたインク液を圧力チャンバー内に補充する給液手段と
    からなり、 前記２種の圧電素子は接着層を介して接着されており、 この接着層の厚みを、その接着層に形成される電極の被
    覆率が８０％以上に保持されるように、１０μｍ以下と
    したことを特徴とするインクジェットヘッド。
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