JP3264945B2 - インクジェットヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は印字データの入力を受け
た時点で、インク滴を飛翔させ、このインク滴により記
録用紙にドットを形成させるンクジェットヘッドに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットヘッドは、大きく分けて
３種類のものがあり、第１のものはノズルの先端にイン
クを瞬間的に気化させるヒータを設け、気化時の膨張圧
力によりインク滴を生成、飛翔させる、いわゆるバブル
ジェット型であり、また第２のものはインク室を形成す
る容器に信号により変形する圧電素子を設け、変形時に
生じる圧力によりインクを液滴として飛翔させるもの、
さらに第３のものは、インク溜部内にノズルに対向させ
て圧電素子を配設し、この圧電素子の伸縮によりノズル
領域に動圧を生じさせてインク滴を飛翔させるものであ
る。

【０００３】上記第２の形式のオンデマンド型インクジ
ェットヘッドは、特開昭59ー48164号公報に示されたよ
うに、インク室を形成する容器の壁の一部に圧電素子を
設け、信号により圧電素子をたわみ変形させ生じる圧力
によってノズルからインク滴を飛翔させ、記録紙上にド
ットを形成するものである。

【０００４】しかしながら、上記のオンデマンド型イン
クジェットヘッドは複数のノズルを必要とし、そのた
め、ノズルと１対１に対応して圧電振動子が必要であ
る。その際、圧電振動子は板上の基板に接合したのち、
ダイシングカット等の製造手段によって切断していた。
しかし、接合強度が圧電振動子毎に異なるなどの問題が
ある。このような問題を解消すべく、特開平3-264360号
公報には、圧電素子の複数個分のサイズを有する圧電振
動板に一端を残す様に切れ込みを入れて圧電素子を櫛歯
状に形成したインクジェット記録ヘッドが提案されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この記録ヘッドによれ
ば、複数個の圧電振動子の特性を均一化することができ
るものの、圧電振動子を構成する積層体の前端面、一方
の表面及び側面に接続層を形成し、積層体の側部に形成
された接続層をエッチングにより除去してから、表面に
導電パターンを形成するため、側面の圧電体層と導電体
層とが交互に積層された異層構造部のエッチングが必要
ととなり、圧電体層そのもの、及び層間にエッチング液
が作用して信頼性に不安が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そ
の目的とするところは、複数個の圧電振動子の特性を均
質化するとともに、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にある。

【０００６】

【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、ノズルを有するノズル形成
基板と、前記ノズルの各々に１対１に接続して配置され
た圧力発生室を備え、圧電振動子により前記圧力発生室
の容積を変化させて前記ノズルからインク滴を吐出させ
るインクジェットヘッドにおいて、圧電材料と、内部電
極とを交互に積層するとともに、前記内部電極に接続
し、かつ一方の端面から一方の表面に連続する外部電極
と、他方の端面から他方の表面に連続する外部電極とを
相互が電気的に分離した状態で形成されたバルク材を、
非振動領域側を残すように櫛歯状に歯割して前記外部電
極を選択的に除去して前記圧電振動子が構成され、前記
外部電極への信号供給により前記各圧電振動子を独立に
駆動するようにした。

【０００７】

【作用】圧電振動子の側面に対するエッチングが不要と
なるため、圧電材料と内部電極との異層領域がエッチン
グ液に晒されることがなく、信頼性を確保できる。

【０００８】

【実施例】そこで、以下に本発明の詳細を実施例に基づ
いて詳細に説明する。図１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ものであっ
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に捲き付けられて、矢印５の方向に搬送される。
ガイド軸６，７に案内されｔげプラテン４の軸に平行に
移動するキャリッジ８は、記録媒体１との対向面側に本
発明が特徴と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にインク像を形成する。

【０００９】図２は、本発明のインクジェットヘッドの
一実施例を示すものであって、キャビティ形成部材３６
には圧力発生室３２が設けられ、それを密封するように
フィルム３１が固定されている。フィルム３１上には押
圧部材３０が設けられ、圧電振動子２０の先端が押圧部
材３０に密着して接合されている。キャビティ３６の他
方の面にはノズル形成基板３３が接合されていて、圧力
発生室３２に連通するようにノズル３４が形成されてい
る。

【００１０】このような構成により、共通のインク室３
８（図８）からインク供給口３５を経由して圧力発生室
３２にインク５１が流れ込み、圧電振動子２０の変位に
より加圧されてノズル３４からインク滴が吐出する。

【００１１】図３は、圧電振動子２０の一実施例を示す
ものであって、チタン酸・ジルコン酸鉛等の圧電材料２
３と内部電極２１、２１’とが交互に積層された積層構
造として構成されている。内部電極２１に接続するよう
に外部電極２２が、また内部電極２１’に接続するよう
に外部電極２２’が側面と、端面に形成されている。こ
の圧電材料２３は矢印６０の方向に強い電界を印加して
予め分極されている。

【００１２】これにより、図４に示すように各外部電極
２２、２２’に充電スイッチ４１を閉じて、電極２１、
２１’間に矢印６１の方向に電界を作用させると、圧電
材料２３は圧電定数ｄ３１の圧電逆効果によって矢印６
２の方向に縮む。

【００１３】そして図５のように充電スイッチ４１を開
いてから、放電スイッチ４２を閉じて各外部電極２２、
２２’を導通させて電荷を放電させると、圧電材料２３
は矢印６３の方向に伸びて元の状態に戻る。

【００１４】このように構成された圧電振動子２０を加
圧手段とするインクジェットヘッドは、図６に示すよう
にあらかじめ充電スイッチ４１を閉じ、圧電材料２３に
電界を印加すると、圧電振動子２０が矢印６４の方向に
変位して、加圧部材３０を介してフィルム３１をたわま
せた状態で静止する。

【００１５】図７に示すように充電スイッチ４１を開
き、同時に放電スイッチ４２を閉じると、電荷が放電し
て圧電振動子２０は矢印６５の方向に変位する。これに
よって、加圧部材３０が圧電振動子２０に押されるか
ら、フィルム３１はたわみ、圧力発生室３２のインク５
１が加圧されてインク滴５０としてノズル３４から吐出
する。

【００１６】その後、図６に示すように放電スイッチ４
２を開き、充電スイッチ４１を閉じて、圧電振動子２０
を矢印６４の方向に収縮させて次回のインク滴の吐出に
備える。

【００１７】このように構成された圧電振動子２０は、
図８に示したようにケース３７によりその不活性部２７
を長さＬ２に渡って固定され、また活性部２６はケース
３７との間にギャップｇ１を確保して保持される。

【００１８】本発明においては、複数の圧電振動子２０
は、図９に示したように圧電振動板のバルク材２４（図
１０）に不活性部２７側に連続部を形成するように切込
み２５を形成することにより、一部が連続する櫛歯状に
形成されている。

【００１９】すなわち、バルク材２４から切込み２５に
よって櫛歯状に切り出され、長さＬ１の棒形状を成して
いる。外部電極２２は複数の圧電振動子２０に１対１に
対応して配設されている。各々の外部電極２２は電気的
には絶縁されていて、外部の駆動用回路と電気的に接続
される。

【００２０】図１０は歯割前のバルク材２４で、圧電材
料２３と、内部電極２１、２１’とを交互に積層して構
成されている。 前端側に露出する内部電極２１に接続す
るように外部電極２２がバルク材２４の端面と一方の表
面にのみ形成され、また内部電極２１’に接続するよう
に外部電極２２’がバルク材２４の他方の面に形成され
ている。

【００２１】このバルク材２４は、図１１に示すように
ダイシングカッター７０によって圧電振動子２０のサイ
ズにあわせて図１２に示すように不活性部側を残すよう
に切込み２５が入りられる。このような切込み２５を複
数回、繰り返すことにより、図１３に示したように不活
性部で連続した複数の圧電振動子２０が形成できる。

【００２２】そして、最後にエッチング処理等によって
外部電極２２を図９に示すように少なくとも各圧電振動
子２０毎に分離するように選択的に除去することによ
り、各々の圧電振動子２０に対して独立に駆動信号を供
給できる。

【００２３】もとより、バルク材２４の表面に一様に形
成された外部電極２２を選択的に除去するため、活性部
側を内部電極と同一の材料により、また不活性部側を蒸
着等により他の材料で形成するものに比較して、異種材
料の接合部が存在しない分だけ信頼性が向上する。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、圧
電振動子の圧電材料と内部電極との異層領域がエッチン
グ液に晒されることがなく、信頼性を確保することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】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る。

【図２】本発明のインクジェットヘッドの一実施例を示
す縦断面図である。。

【図３】同上インクジェットヘッドに使用する圧電振動
子の一実施例を示す図である。

【図４】同上圧電振動子の収縮工程を示す図である。

【図５】同上圧電振動子の伸長工程を示す図である。

【図６】同上インクジェットヘッドの圧力発生室膨張工
程を示す図である。

【図７】同上インクジェットヘッドの圧力発生室収縮工
程を示す図である。

【図８】圧電振動子の固定状態を示す斜視図。

【図９】同上圧電振動子の一実施例を示す斜視図であ
る。

【図１０】同上圧電振動子を構成する加工前のバルク材
の一実施例を示す斜視図。

【図１１】バルク材の歯割工程を示す図である。

【図１２】歯割工程により形成された溝を示す図であ
る。

【符号の説明】

９ インクジェットヘッド ２０ 圧電振動子 ２１、２１’ 内部電極 ２２、２２’ 外部電極 ２３ 圧電材料 ２４ バルク材 ２５ 切込み ２６ 活性部 ２７ 不活性部 ２８ 固定端部 ３２ 圧力発生室 ３５ インク供給口 ３８ 共通のインク室 ７０ ダイシングカッター

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズルを有するノズル形成基板と、前記
   ノズルの各々に１対１に接続して配置された圧力発生室
   を備え、圧電振動子により前記圧力発生室の容積を変化
   させて前記ノズルからインク滴を吐出させるインクジェ
   ットヘッドにおいて、 圧電材料と、内部電極とを交互に積層するとともに、前
   記内部電極に接続し、 かつ一方の端面から一方の表面に連続する外部電極と、
   他方の端面から他方の表面に連続する外部電極とを相互
   が電気的に分離した状態で形成されたバルク材を、非振
   動領域側を残すように櫛歯状に歯割して前記外部電極を
   選択的に除去して前記圧電振動子が構成され、前記外部
   電極への信号供給により前記各圧電振動子を独立に駆動
   するインクジェットヘッド。
2. 【請求項２】 前記外部電極がエッチングにより選択的
   に除去されている請求項１に記載のインクジェットヘッ
   ド。