JP3340036B2 - 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Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インク室内のイン
クを噴射させて印字を行うインクジェットプリンタに用
いるヘッドに関するものである。
クを噴射させて印字を行うインクジェットプリンタに用
いるヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】インクジェットプリンターは、騒音が小
さく、高速印字が可能であることから近年広く使用され
ている。
さく、高速印字が可能であることから近年広く使用され
ている。
【０００３】このインクジェットのヘッドの構造は、図
１に示すように、複数のインク室１とこれに連通するイ
ンク流路（不図示）及びノズル６を備えたヘッド基板２
に対し、各インク室１に対応する振動板２１上に圧電素
子３を配置して構成される。そして、電極４ａ、４ｂに
より圧電素子３に電圧を印加し、変形させることにより
インク室１に圧力を印加し、インク室１内の圧力を上昇
させてインクをノズル６より噴射させている。
１に示すように、複数のインク室１とこれに連通するイ
ンク流路（不図示）及びノズル６を備えたヘッド基板２
に対し、各インク室１に対応する振動板２１上に圧電素
子３を配置して構成される。そして、電極４ａ、４ｂに
より圧電素子３に電圧を印加し、変形させることにより
インク室１に圧力を印加し、インク室１内の圧力を上昇
させてインクをノズル６より噴射させている。
【０００４】従来のインクジェットヘッドの材質として
は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）、酸化マ
グネシウム（ＭｇＯ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2 ）
のうちのいずれか一種類を主成分とするセラミックスに
よりヘッド基板２を形成し、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐ
ＺＴ）などの圧電セラミックスからなる圧電素子３を電
極４ａ、４ｂにより挟持して熱接合したものが知られて
いる（特開平４−１２６７８号、特開平５−９７４３７
号公報等参照）。このようなインクジェットヘッドは、
長期使用における信頼性も高く、基板への力の伝達が効
率よく行われるなどの特徴を有している。
は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）、酸化マ
グネシウム（ＭｇＯ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2 ）
のうちのいずれか一種類を主成分とするセラミックスに
よりヘッド基板２を形成し、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐ
ＺＴ）などの圧電セラミックスからなる圧電素子３を電
極４ａ、４ｂにより挟持して熱接合したものが知られて
いる（特開平４−１２６７８号、特開平５−９７４３７
号公報等参照）。このようなインクジェットヘッドは、
長期使用における信頼性も高く、基板への力の伝達が効
率よく行われるなどの特徴を有している。
【０００５】また、上記ヘッド基板２の製造方法は、例
えばＡｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＺｒＯ2の一種以上を主成分
としたグリーンシート上に、インク室１及びインク流路
となる部位を金型で打ち抜いた後、振動板２１となる別
のグリーンシートを積層し、熱圧着後、セラミックスの
焼成温度である約１４００℃の温度で焼成するようにな
っている。
えばＡｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＺｒＯ2の一種以上を主成分
としたグリーンシート上に、インク室１及びインク流路
となる部位を金型で打ち抜いた後、振動板２１となる別
のグリーンシートを積層し、熱圧着後、セラミックスの
焼成温度である約１４００℃の温度で焼成するようにな
っている。
【０００６】その後、インク室１に対応した振動板２１
上に、下部の電極４ａとなるサーメットをスクリーン印
刷後、その上部に圧電素子３となる圧電材料として、例
えばＰＺＴ系材料を厚膜形成法により形成後、約１２０
０℃で焼成し、その上部に上部の電極４ｂを形成してい
る。
上に、下部の電極４ａとなるサーメットをスクリーン印
刷後、その上部に圧電素子３となる圧電材料として、例
えばＰＺＴ系材料を厚膜形成法により形成後、約１２０
０℃で焼成し、その上部に上部の電極４ｂを形成してい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のイン
クジェットヘッドでは、ヘッド基板２と圧電素子３の熱
膨張係数が異なることから、製造工程中で焼成時の熱応
力により圧電素子３の剥離や破損が生じやすく、製造歩
留まりが悪いという問題があった。
クジェットヘッドでは、ヘッド基板２と圧電素子３の熱
膨張係数が異なることから、製造工程中で焼成時の熱応
力により圧電素子３の剥離や破損が生じやすく、製造歩
留まりが悪いという問題があった。
【０００８】また、圧電素子３としては鉛（Ｐｂ）成分
を含む材料が用いられるが、焼成時にこの鉛成分が飛散
したり、あるいはヘッド基板２内へ拡散しやすく、その
結果圧電素子３及びヘッド基板２の特性が変化してしま
うという問題もあった。
を含む材料が用いられるが、焼成時にこの鉛成分が飛散
したり、あるいはヘッド基板２内へ拡散しやすく、その
結果圧電素子３及びヘッド基板２の特性が変化してしま
うという問題もあった。
【０００９】本発明は、これらの問題点を解消し、製造
歩留まりを向上させた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。
歩留まりを向上させた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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
プリンタヘッドは、ヘッド基板に内蔵する複数個のイン
ク室に対応する部位に圧電素子を備え、該圧電素子の変
形により、各インク室内に溜められたインクを噴射させ
るようにしたインクジェットプリンタヘッドにおいて、
上記圧電素子が、ヘッド基板上に印刷された圧電材料の
焼成により形成され、かつ上記ヘッド基板が上記圧電素
子の材質と同系の鉛成分を含むセラミックスからなって
いることを特徴とするものである。また本発明のインク
ジェットプリンタヘッドは、ヘッド基板に内蔵する複数
個のインク室に対応する部位に圧電素子を備え、該圧電
素子の変形により、各インク室内に溜められたインクを
噴射させるようにしたインクジェットプリンタヘッドに
おいて、上記ヘッド基板が、上記圧電素子と同種材料を
主成分とし、かつＡｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＳｉＯ2、炭素繊
維またはガラス繊維を４０重量％以下含有するセラミッ
クからなることを特徴とするものである。更に本発明の
インクジェットプリンタヘッドは、上記ヘッド基板が、
ノズルを有するノズル板上に隔壁及びインク室を介し
て、該インク室に対応する圧電素子が形成される振動板
を積層してなることを特徴とするものである。また更に
本発明のインクジェットプリンタヘッドは、上記圧電素
子の両面に駆動用電極を備え、駆動時にたわみの内側と
なる方の電極の厚みを５μm以下とし、もう一方の電極
の厚みを２０μm以下としたことを特徴とするものであ
る。更にまた本発明のインクジェットプリンタヘッド
は、上記圧電素子および／または振動板の厚みを４０μ
m以下としたことを特徴とするものである。
プリンタヘッドは、ヘッド基板に内蔵する複数個のイン
ク室に対応する部位に圧電素子を備え、該圧電素子の変
形により、各インク室内に溜められたインクを噴射させ
るようにしたインクジェットプリンタヘッドにおいて、
上記圧電素子が、ヘッド基板上に印刷された圧電材料の
焼成により形成され、かつ上記ヘッド基板が上記圧電素
子の材質と同系の鉛成分を含むセラミックスからなって
いることを特徴とするものである。また本発明のインク
ジェットプリンタヘッドは、ヘッド基板に内蔵する複数
個のインク室に対応する部位に圧電素子を備え、該圧電
素子の変形により、各インク室内に溜められたインクを
噴射させるようにしたインクジェットプリンタヘッドに
おいて、上記ヘッド基板が、上記圧電素子と同種材料を
主成分とし、かつＡｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＳｉＯ2、炭素繊
維またはガラス繊維を４０重量％以下含有するセラミッ
クからなることを特徴とするものである。更に本発明の
インクジェットプリンタヘッドは、上記ヘッド基板が、
ノズルを有するノズル板上に隔壁及びインク室を介し
て、該インク室に対応する圧電素子が形成される振動板
を積層してなることを特徴とするものである。また更に
本発明のインクジェットプリンタヘッドは、上記圧電素
子の両面に駆動用電極を備え、駆動時にたわみの内側と
なる方の電極の厚みを５μm以下とし、もう一方の電極
の厚みを２０μm以下としたことを特徴とするものであ
る。更にまた本発明のインクジェットプリンタヘッド
は、上記圧電素子および／または振動板の厚みを４０μ
m以下としたことを特徴とするものである。
【００１１】
【作用】本発明によれば、ヘッド基板が圧電素子と同種
材料を主成分とするため、両者の熱膨張係数の差が小さ
くなり、焼成時の熱応力による圧電素子の破損や剥離を
防ぐことができる。
材料を主成分とするため、両者の熱膨張係数の差が小さ
くなり、焼成時の熱応力による圧電素子の破損や剥離を
防ぐことができる。
【００１２】また、ヘッド基板を圧電素子と同種材料で
形成することにより、鉛成分を含む圧電素子の焼成時
に、焼成雰囲気中の鉛成分がヘッド基板からも供給され
ることにより、圧電素子からの鉛成分の飛散を抑制する
ことができる。さらに、ヘッド基板中に圧電素子と同程
度の鉛成分が含まれることにより、圧電素子の焼成時に
おける、ヘッド基板への鉛成分の拡散を抑制することが
できる。
形成することにより、鉛成分を含む圧電素子の焼成時
に、焼成雰囲気中の鉛成分がヘッド基板からも供給され
ることにより、圧電素子からの鉛成分の飛散を抑制する
ことができる。さらに、ヘッド基板中に圧電素子と同程
度の鉛成分が含まれることにより、圧電素子の焼成時に
おける、ヘッド基板への鉛成分の拡散を抑制することが
できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図によ
って説明する。
って説明する。
【００１４】本発明のインクジェットヘッドは、図１に
示すように、ノズル６を形成したノズル板２３と隔壁２
２と振動板２１を積層して一体化することによって、複
数のインク室１とこれに連通するインク流路（不図示）
及びノズル６を備えたヘッド基板２を形成する。このヘ
ッド基板２に対し、各インク室１に対応する振動板２１
上に圧電素子３およびその上下に電極４ａ、４ｂを配置
してインクジェットヘッドを構成する。
示すように、ノズル６を形成したノズル板２３と隔壁２
２と振動板２１を積層して一体化することによって、複
数のインク室１とこれに連通するインク流路（不図示）
及びノズル６を備えたヘッド基板２を形成する。このヘ
ッド基板２に対し、各インク室１に対応する振動板２１
上に圧電素子３およびその上下に電極４ａ、４ｂを配置
してインクジェットヘッドを構成する。
【００１５】そして、電極４ａ、４ｂにより圧電素子３
に電圧を印加し、変形させることによりインク室１に圧
力を印加し、インク室１内の圧力を上昇させてインクを
ノズル６より噴射させることができる。
に電圧を印加し、変形させることによりインク室１に圧
力を印加し、インク室１内の圧力を上昇させてインクを
ノズル６より噴射させることができる。
【００１６】上記圧電素子３は、電極４ａ、４ｂにより
電圧を印加すると変形する材質からなり、例えばチタン
酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ系）、マグネシウムニオブ酸鉛
（ＰＭＮ系）、ニッケルニオブ酸鉛（ＰＮＮ系）、マン
ガンニオブ酸鉛、チタン酸鉛などの一種以上を主成分と
する圧電セラミックスから成る。
電圧を印加すると変形する材質からなり、例えばチタン
酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ系）、マグネシウムニオブ酸鉛
（ＰＭＮ系）、ニッケルニオブ酸鉛（ＰＮＮ系）、マン
ガンニオブ酸鉛、チタン酸鉛などの一種以上を主成分と
する圧電セラミックスから成る。
【００１７】一方、ヘッド基板２は、上記圧電素子３の
材質と同系のセラミックスにより形成される。ここで同
系のセラミックスとは、圧電素子３と同種の材質からな
るセラミックス、または圧電素子３と同種の材質を主成
分とし、添加剤を加えたセラミックスのことである。
材質と同系のセラミックスにより形成される。ここで同
系のセラミックスとは、圧電素子３と同種の材質からな
るセラミックス、または圧電素子３と同種の材質を主成
分とし、添加剤を加えたセラミックスのことである。
【００１８】例えば、圧電素子３がチタン酸ジルコン酸
鉛（ＰＺＴ系）からなる場合は、ヘッド基板２としてチ
タン酸ジルコン酸鉛からなるセラミックス、又はこれに
後述する添加成分を加えてなるセラミックスを用いる。
あるいは、圧電素子３が上述した複数材料の複合材から
なる場合は、上記複数材料のうち一種以上を主成分とす
るセラミックスによりヘッド基板２を形成すれば良い。
鉛（ＰＺＴ系）からなる場合は、ヘッド基板２としてチ
タン酸ジルコン酸鉛からなるセラミックス、又はこれに
後述する添加成分を加えてなるセラミックスを用いる。
あるいは、圧電素子３が上述した複数材料の複合材から
なる場合は、上記複数材料のうち一種以上を主成分とす
るセラミックスによりヘッド基板２を形成すれば良い。
【００１９】また、ヘッド基板２を成すセラミックスと
して、圧電素子３と同種材料に加えて、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｚ
ｒＯ2 、ＳｉＯ2 、ガラス繊維または炭素繊維等を４０
重量％以下の範囲で添加することにより、ヘッド基板２
の強度等の機械的特性を向上させることができる。な
お、添加成分の範囲を４０重量％以下としたのは、４０
重量％を越えると、ヘッド基板２と圧電素子３の熱膨張
差が大きくなって、製造工程中に圧電素子３の剥離等を
防止する効果が乏しくなるためである。
して、圧電素子３と同種材料に加えて、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｚ
ｒＯ2 、ＳｉＯ2 、ガラス繊維または炭素繊維等を４０
重量％以下の範囲で添加することにより、ヘッド基板２
の強度等の機械的特性を向上させることができる。な
お、添加成分の範囲を４０重量％以下としたのは、４０
重量％を越えると、ヘッド基板２と圧電素子３の熱膨張
差が大きくなって、製造工程中に圧電素子３の剥離等を
防止する効果が乏しくなるためである。
【００２０】さらに圧電素子３の両面に備える駆動用の
電極４ａ、４ｂは、例えば銀、パラジウム、白金、ニッ
ケル等のうち少なくとも一種により形成する。
電極４ａ、４ｂは、例えば銀、パラジウム、白金、ニッ
ケル等のうち少なくとも一種により形成する。
【００２１】次に本発明のインクジェットプリンタヘッ
ドの製造方法を説明する。
ドの製造方法を説明する。
【００２２】まず、圧電素子３と同種材料を主成分とす
るセラミックスのグリーンシートを作製し、このグリー
ンシートを用いてノズル板２３、インク室１及びインク
流路となる部位を金型で打ち抜いた隔壁２２、及び振動
板２１をそれぞれ作製し、これらを積層し、熱圧着後、
焼成することによりヘッド基板２を作製する。
るセラミックスのグリーンシートを作製し、このグリー
ンシートを用いてノズル板２３、インク室１及びインク
流路となる部位を金型で打ち抜いた隔壁２２、及び振動
板２１をそれぞれ作製し、これらを積層し、熱圧着後、
焼成することによりヘッド基板２を作製する。
【００２３】その後、インク室１に位置する振動板２１
上に、下部の電極４ａのペーストをスクリーン印刷し、
その上に圧電素子３となる圧電材料を厚膜形成法により
形成、約１２００℃で焼成し、その上に上部の電極４ｂ
を印刷等の厚膜形成法、または蒸着、スパッタリング等
の薄膜形成法により形成すればよい。
上に、下部の電極４ａのペーストをスクリーン印刷し、
その上に圧電素子３となる圧電材料を厚膜形成法により
形成、約１２００℃で焼成し、その上に上部の電極４ｂ
を印刷等の厚膜形成法、または蒸着、スパッタリング等
の薄膜形成法により形成すればよい。
【００２４】この時、鉛成分を含む圧電素子３を焼成す
る際に、焼成雰囲気中の鉛成分がヘッド基板２からも供
給されることにより、圧電素子３からの鉛成分の飛散を
抑制することができる。さらに、ヘッド基板２中に圧電
素子３と同程度の鉛成分が含まれることにより、圧電素
子３の焼成時における、ヘッド基板２への鉛成分の拡散
を抑制することができる。
る際に、焼成雰囲気中の鉛成分がヘッド基板２からも供
給されることにより、圧電素子３からの鉛成分の飛散を
抑制することができる。さらに、ヘッド基板２中に圧電
素子３と同程度の鉛成分が含まれることにより、圧電素
子３の焼成時における、ヘッド基板２への鉛成分の拡散
を抑制することができる。
【００２５】また、ヘッド基板２として、圧電素子３と
同種材料を主成分とするセラミックスを用いて両者の熱
膨張係数の差を小さくしているため、上記製造工程中の
焼成による熱応力が加わっても、圧電素子３が剥離した
り破損することを防止できる。
同種材料を主成分とするセラミックスを用いて両者の熱
膨張係数の差を小さくしているため、上記製造工程中の
焼成による熱応力が加わっても、圧電素子３が剥離した
り破損することを防止できる。
【００２６】なお、本発明のインクジェットプリンタヘ
ッドにおいては、ヘッド基板２の振動板２１が比較的ヤ
ング率の低いセラミックスから形成されることになるた
め、振動板２１を含めた駆動部の応答性が低下しやすく
なる。このような傾向を抑制し、駆動部の応答性を高め
るために、電極４ａ、４ｂ、圧電素子３および振動板２
１の構造によって駆動部の剛性を確保する設計が必要と
なる。ただし、これらの部材を過度に厚くすると、圧電
素子３の変形が振動板２１のたわみに変換されにくくな
る。
ッドにおいては、ヘッド基板２の振動板２１が比較的ヤ
ング率の低いセラミックスから形成されることになるた
め、振動板２１を含めた駆動部の応答性が低下しやすく
なる。このような傾向を抑制し、駆動部の応答性を高め
るために、電極４ａ、４ｂ、圧電素子３および振動板２
１の構造によって駆動部の剛性を確保する設計が必要と
なる。ただし、これらの部材を過度に厚くすると、圧電
素子３の変形が振動板２１のたわみに変換されにくくな
る。
【００２７】かかる制約下において、ヘッド駆動部の剛
性を確保しつつ、振動板２１に十分な変位を生じせしめ
るためには、振動板２１の厚みＹおよび／または圧電素
子３の厚みＸを４０μｍ以下とすれば良い。これは、厚
みが４０μｍを越えると、圧電素子３の変形が振動板２
１のたわみに変換されにくくなり、振動板２１の変位量
が小さくなるためである。
性を確保しつつ、振動板２１に十分な変位を生じせしめ
るためには、振動板２１の厚みＹおよび／または圧電素
子３の厚みＸを４０μｍ以下とすれば良い。これは、厚
みが４０μｍを越えると、圧電素子３の変形が振動板２
１のたわみに変換されにくくなり、振動板２１の変位量
が小さくなるためである。
【００２８】さらに、電極４ａ、４ｂのうち、圧電素子
３が駆動してたわんだ際に、曲面の内側となる方の電極
の厚みを５μｍ以下とし、他方の電極の厚みを２０μｍ
以下とすれば良い。一般に圧電素子３は、インク室１を
加圧するように、インク室１側に凸になるようにたわむ
ことから、上部の電極４ｂが曲面の内側となる。そのた
め、上部の電極４ｂの厚みを５μｍ以下とし、下部の電
極４ａの厚みを２０μｍ以下とすれば良い。なお、電極
の厚みを上記範囲とした理由は、この範囲を越えると振
動板２１の変位量が小さくなるためである。
３が駆動してたわんだ際に、曲面の内側となる方の電極
の厚みを５μｍ以下とし、他方の電極の厚みを２０μｍ
以下とすれば良い。一般に圧電素子３は、インク室１を
加圧するように、インク室１側に凸になるようにたわむ
ことから、上部の電極４ｂが曲面の内側となる。そのた
め、上部の電極４ｂの厚みを５μｍ以下とし、下部の電
極４ａの厚みを２０μｍ以下とすれば良い。なお、電極
の厚みを上記範囲とした理由は、この範囲を越えると振
動板２１の変位量が小さくなるためである。
【００２９】
【実施例】実施例１ まず、圧電素子３の材質として、チタン酸ジルコン酸鉛
（ＰＺＴ系）を用い、ヘッド基板２の材質として、同じ
チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ系）に表１に示すような
各種添加剤を加えたセラミックスを用いて、図１に示す
本発明のインクジェットヘッドを作製した。それぞれヘ
ッド基板２を成す材質の常温〜３００℃の熱膨張係数を
測定し、また製造工程中での圧電素子３の剥離の有無を
調べた。
（ＰＺＴ系）を用い、ヘッド基板２の材質として、同じ
チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ系）に表１に示すような
各種添加剤を加えたセラミックスを用いて、図１に示す
本発明のインクジェットヘッドを作製した。それぞれヘ
ッド基板２を成す材質の常温〜３００℃の熱膨張係数を
測定し、また製造工程中での圧電素子３の剥離の有無を
調べた。
【００３０】一方、比較例として、ヘッド基板２をジル
コニアを主成分とするセラミックスで形成したものにつ
いても同様の測定を行った。
コニアを主成分とするセラミックスで形成したものにつ
いても同様の測定を行った。
【００３１】結果は表１に示す通りである。この結果よ
り、比較例では、圧電素子３とヘッド基板２の熱膨張係
数の差が大きく、製造工程中で圧電素子３の剥離が発生
するものがあった。
り、比較例では、圧電素子３とヘッド基板２の熱膨張係
数の差が大きく、製造工程中で圧電素子３の剥離が発生
するものがあった。
【００３２】これに対し、本発明実施例では、圧電素子
３と同種材料を主成分とし、４０重量％以下の添加成分
を含むセラミックスでヘッド基板２を形成したことによ
って、両者の熱膨張係数の差を小さくすることができ、
製造工程中ので圧電素子３の剥離を防止できることがわ
かる。
３と同種材料を主成分とし、４０重量％以下の添加成分
を含むセラミックスでヘッド基板２を形成したことによ
って、両者の熱膨張係数の差を小さくすることができ、
製造工程中ので圧電素子３の剥離を防止できることがわ
かる。
【００３３】なお、種々実験の結果、圧電素子３とヘッ
ド基板２の熱膨張係数の差は２×１０-6以下としておけ
ば製造工程での圧電素子３の剥離等を防止できることが
わかった。
ド基板２の熱膨張係数の差は２×１０-6以下としておけ
ば製造工程での圧電素子３の剥離等を防止できることが
わかった。
【００３４】
【表１】
【００３５】実施例２ 次に、図１のインクジェットヘッドにおいて、圧電素子
３としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ系）を用い、ヘ
ッド基板２としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ系）に
３重量％のＳｉＯ2 を添加したセラミックスを用いて、
各部分の寸法を変化させた時の振動板２１の変位量につ
いて、ＦＥＭ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔ
ｈｏｄ）によるシミュレーション解析を行った。
３としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ系）を用い、ヘ
ッド基板２としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ系）に
３重量％のＳｉＯ2 を添加したセラミックスを用いて、
各部分の寸法を変化させた時の振動板２１の変位量につ
いて、ＦＥＭ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔ
ｈｏｄ）によるシミュレーション解析を行った。
【００３６】振動板２１の寸法は、長さ（図面の奥行き
方向）３ｍｍ、隔壁２２間の幅Ｚを２６０μｍとして、
圧電素子３への印加電圧３０Ｖの時に、振動板２１の変
位量が０．１μｍを越えるかどうかで評価を行った。
方向）３ｍｍ、隔壁２２間の幅Ｚを２６０μｍとして、
圧電素子３への印加電圧３０Ｖの時に、振動板２１の変
位量が０．１μｍを越えるかどうかで評価を行った。
【００３７】（１）まず、振動板２１の厚みＹを４０μ
ｍ、上部の電極４ｂの厚みを５μｍ、下部の電極４ａの
厚みを２０μｍとし、圧電素子３の厚みＸを変化させた
時の振動板２１の変位量を求めた。
ｍ、上部の電極４ｂの厚みを５μｍ、下部の電極４ａの
厚みを２０μｍとし、圧電素子３の厚みＸを変化させた
時の振動板２１の変位量を求めた。
【００３８】結果は表２に示す通り、圧電素子３の厚み
Ｘを４０μｍ以下とすれば振動板２１の変位量を０．１
μｍ以上とできることがわかる。
Ｘを４０μｍ以下とすれば振動板２１の変位量を０．１
μｍ以上とできることがわかる。
【００３９】
【表２】
【００４０】（２）次に、圧電素子３の厚みＸを４０μ
ｍ、上部の電極４ｂの厚みを５μｍ、下部の電極４ａの
厚みを２０μｍとし、振動板２１の厚みＹを変化させた
時の振動板２１の変位量を求めた。
ｍ、上部の電極４ｂの厚みを５μｍ、下部の電極４ａの
厚みを２０μｍとし、振動板２１の厚みＹを変化させた
時の振動板２１の変位量を求めた。
【００４１】結果は表３に示す通り、振動板２１の厚み
Ｙを４０μｍ以下とすれば振動板２１の変位量を０．１
μｍ以上とできることがわかる。
Ｙを４０μｍ以下とすれば振動板２１の変位量を０．１
μｍ以上とできることがわかる。
【００４２】
【表３】
【００４３】（４）次に、圧電素子３の厚みＸを４０μ
ｍ、振動板２１の厚みＹを４０μｍとし、上部の電極４
ｂの厚みと下部の電極４ａの厚みを変化させた時の振動
板２１の変位量を求めた。
ｍ、振動板２１の厚みＹを４０μｍとし、上部の電極４
ｂの厚みと下部の電極４ａの厚みを変化させた時の振動
板２１の変位量を求めた。
【００４４】結果は表４に示す通り、上部の電極４ｂの
厚みを５μｍ以下とし、下部の電極４ａの厚みを２０μ
ｍ以下とすれば振動板２１の変位量を０．１μｍ以上と
できることがわかる。
厚みを５μｍ以下とし、下部の電極４ａの厚みを２０μ
ｍ以下とすれば振動板２１の変位量を０．１μｍ以上と
できることがわかる。
【００４５】
【表４】
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
圧電素子の変形によりインク室内に溜められたインクを
噴射させるようにしたインクジェットプリンタヘッドに
おいて、複数のインク室を形成するヘッド基板を、上記
圧電素子の材質と同系のセラミックスで形成することに
よって、圧電素子とヘッド基板の熱膨張係数の差を小さ
くできるため、製造工程中の熱応力による圧電素子の破
損等を防止できる。
圧電素子の変形によりインク室内に溜められたインクを
噴射させるようにしたインクジェットプリンタヘッドに
おいて、複数のインク室を形成するヘッド基板を、上記
圧電素子の材質と同系のセラミックスで形成することに
よって、圧電素子とヘッド基板の熱膨張係数の差を小さ
くできるため、製造工程中の熱応力による圧電素子の破
損等を防止できる。
【００４７】また、鉛成分を含む圧電素子の焼成時に、
鉛成分の飛散やヘッド基板への拡散を防止し、所定の特
性を有する圧電素子及びヘッド基板を作製することがで
きる。
鉛成分の飛散やヘッド基板への拡散を防止し、所定の特
性を有する圧電素子及びヘッド基板を作製することがで
きる。
【００４８】その結果、優れた特性を有し、製造歩留り
の高いインクジェットヘッドを得ることができる。
の高いインクジェットヘッドを得ることができる。
【図１】本発明のインクジェットプリンタヘッドを示す
一部破断斜視図である。
一部破断斜視図である。
１：インク室 ２：ヘッド基板 ２１：振動板 ２２：隔壁 ２３：ノズル板 ３：圧電素子 ４ａ：電極 ４ｂ：電極 ６：ノズル
Claims (5)
- 【請求項１】ヘッド基板に内蔵する複数個のインク室に
対応する部位に圧電素子を備え、該圧電素子の変形によ
り、各インク室内に溜められたインクを噴射させるよう
にしたインクジェットプリンタヘッドにおいて、上記圧
電素子が、ヘッド基板上に印刷された圧電材料の焼成に
より形成され、かつ上記ヘッド基板が上記圧電素子の材
質と同系の鉛成分を含むセラミックスからなっているこ
とを特徴とするインクジェットプリンタヘッド。 - 【請求項２】ヘッド基板に内蔵する複数個のインク室に
対応する部位に圧電素子を備え、該圧電素子の変形によ
り、各インク室内に溜められたインクを噴射させるよう
にしたインクジェットプリンタヘッドにおいて、上記ヘ
ッド基板が、上記圧電素子と同種材料を主成分とし、か
つＡｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＳｉＯ2、炭素繊維またはガラス
繊維を４０重量％以下含有するセラミックからなること
を特徴とするインクジェットプリンタヘッド。 - 【請求項３】上記ヘッド基板が、ノズルを有するノズル
板上に、隔壁及びインク室を介して、該インク室に対応
する圧電素子が形成された振動板を積層してなることを
特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクジェ
ットプリンタヘッド。 - 【請求項４】上記圧電素子の両面に駆動用電極を備え、
駆動時にたわみの内側となる方の電極の厚みを５μm以
下とし、もう一方の電極の厚みを２０μm以下としたこ
とを特徴とする請求項３に記載のインクジェットプリン
タヘッド。 - 【請求項５】上記圧電素子および／または振動板の厚み
を４０μm以下としたことを特徴とする請求項３に記載
のインクジェットプリンタヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29090796A JP3340036B2 (ja) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | インクジェットプリンタヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29090796A JP3340036B2 (ja) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | インクジェットプリンタヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10128976A JPH10128976A (ja) | 1998-05-19 |
| JP3340036B2 true JP3340036B2 (ja) | 2002-10-28 |
Family
ID=17762061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29090796A Expired - Fee Related JP3340036B2 (ja) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | インクジェットプリンタヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3340036B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR100366767B1 (ko) * | 1999-10-14 | 2003-01-06 | 삼성전자 주식회사 | 압전 액츄에이터 제작 방법 |
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| JP5096659B2 (ja) * | 2004-02-27 | 2012-12-12 | 京セラ株式会社 | 圧電アクチュエータおよび印刷ヘッド |
| US7347538B2 (en) | 2004-03-23 | 2008-03-25 | Fujifilm Corporation | Method for manufacturing discharge head, and discharge head |
| GB0511460D0 (en) * | 2005-06-06 | 2005-07-13 | Univ Liverpool | Process |
| JP2007188948A (ja) * | 2006-01-11 | 2007-07-26 | Tdk Corp | 圧電素子及び圧電素子の製造方法。 |
| JP5023515B2 (ja) * | 2006-03-06 | 2012-09-12 | Ｔｄｋ株式会社 | 圧電素子の製造方法。 |
| JP2007273799A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Nec Tokin Corp | 積層構造体及びその製造方法 |
| JP5458085B2 (ja) * | 2011-12-20 | 2014-04-02 | 京セラ株式会社 | 積層圧電体、圧電アクチュエータおよび印刷ヘッド |
-
1996
- 1996-10-31 JP JP29090796A patent/JP3340036B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10128976A (ja) | 1998-05-19 |
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