JPH02184445A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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記録紙等の媒体上にインク
像を形成するプリンタ等インクジェット方式の記録装置
に関し更に詳細にはインクジェットプリンタヘッドに関
する。

〔従来の技術〕

従来のインクジェットヘッドの構造としては複数のノズ
ル開口を有するノズル形成部材とこの背後にインクと直
接接触する圧電変換器を有する構造が知られている。（
持分昭和６０−８９５３等）この構造では圧電変換器を
構成する振動子がノズル板と概ね直交する方向に変位す
るごとく振動することと各ノズル間のインク流路が短い
距離で通じていることによりインク滴吐出効率および安
定性が高くインク中にガス、ゴミ等の異物が混入した場
合でもこの影響を受けず正常動作が可能であるという特
徴を有する。更に振動子はノズル板と微小な空隙を保っ
て配された片持ち梁状または両持ち梁状の振動子が用い
られているため電気機械変換効率が高い、小さい電力で
必要な振動子可動部分変位が取れる等の利点を有する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術の片持ち梁状振動子を用いたインクジェッ
トヘッドの構造では精度確保が困難で特性が安定しない
、製造歩留りが低いという問題点を有していた。即ちノ
ズル板およびこれに対峙する振動子可動部分との間の間
隙はインク吐出特性に影響するため微小な空隙を高精度
に管理する必要がある。しかしながら梁状振動子を複数
個先端位置をそろえて製造することは困難で各振動子の
特性が安定しないという問題点を有していた。更に通常
薄い圧電材が用いられ脆いため取り扱い上破損するおそ
れがある。特に多数個の振動子を並べて構成される場合
これらへの電圧印加のための配線部材の接合時振動子に
過大な力かがかるためこれを破損させずに配線をするこ
とが困難という問題点を有していた。

本発明の目的はこれらの問題点を解決して特性の安定し
た製造歩留りの高いインクジェットヘッドを実現するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のインクジェットヘッドは複数のノズル開口を有
するノズル形成部材と圧電変換器を有し、該ノズル形成
部材と該圧電変換器の間にインクが充たされる如く構成
されたインクジェットヘッドにおいて、 上記圧電変換器は圧電材と上記圧電材上両面に施された
導電材層を有し、ベース材上に接合された少なくとも一
つの端部を持つ複数の振動子からなり、 上記導電材層は上記ベース材上に設けられた電極パター
ンと電気的に接続されていることを特徴とする。

〔作用〕

本発明の上記構成では圧電変換器は強固なベース材上に
接合されて電気接続されるため振動子に過大な力を加え
ることなく配線でき、更に振動子可動部分位置ばらつき
が抑えられる。

〔実施例〕

次に実施例に基づいて本発明を説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すプリンタの斜挽回であ
る。同図において記録紙１０はプラテン１１に捲き回さ
れ送りローラ１２．１３によって押圧される。ガイド軸
１４．１７に案内されプラテン軸に平行な方向に移動可
能なキャリッジ１５上にインクジェットヘッド１６が搭
載されて構成される。インクジェットヘッド１６は独立
にインク滴を噴出制御可能な複数のノズルを有しプラテ
ン軸方向に走査され上記ノズルから選択的にインク滴を
吐出し記録紙１０上にインク像を形成する。

記録紙１０はプラテン１１、送りローラ１２．１３０回
転により走査方向と直交する副走査方向に搬送され記録
紙面上への印字が行われる。

第２図にインクジェットヘッドの断面を示す。

フレーム２ｏにはベース材２５上に圧電変換器２１とノ
ズル形成部材２２が両者の間にスペーサ２３を介して積
層され固定される。ノズル形成部材２２は複数のノズル
２４を有する金属薄板から構成される。ヘッド内のイン
クを定温に保つためヒータ２６が設けられる。圧電変換
器２１は第３図に斜視図を示す。第３図（ａ）に示すよ
うにＰＺＴよりなる圧電材層３０の片面にＡｕ薄層より
なる電極層３１とこの反対面にＮｉ薄層よりなる金属層
３２を有する多層構造の圧電素子板３３とベース３４、
金属薄板からなるスペーサ３５から構成される。さらに
ノズル３６を開口された金属板からなるノズル形成部材
３７でユニット化されてフレーム２０に取付けられる。

ベース材３４は電気接続される電極パターン３８を上面
に施された絶縁体（ガラス、セラミック等）が用いられ
るが導電体に絶縁層を設けこの上に電極パターンを設け
るようにしてもよい。圧電素子板の金属層３２は後述す
るように一部が端面に回り込み電極層３１と接続してい
る。第３図（ｂ）に示すようにベース材３４、圧電素子
板３３は接合されてベース−圧電素子接合体３９を構成
する。上記接合では電気接続と機械的接合とを同時に行
うため共晶接合、導電性接着剤による接合、または有機
接着剤を用いて接着剤層を薄層化して用いる等の方法を
採用することができる。次にこれに溝入れ加工を行い複
数個の梁状振動子を切り出す。溝４０はベース材３４ま
で及ぶ深さとすることで相互干渉のない複数個の方持ち
梁状の振動子が形成できる。接合状態の詳細は上述のよ
うにして形成された単一振動子について第４図に示す。

切り離された振動子の金属層４２は端部端面を回り込み
電極層４３と電気的接続している。ベース材上に施され
た電極パターン４４．４５と電極層４３が対向し接合さ
れ電気的接続も行われる。電極層４３はギャップ部４６
によってパターニングされて分離されており金属層４２
は電極パターン４４と、電極層４３は電極パターン４５
と電気接続される。さらに外部の駆動回路と接続するた
めにベース材上の電極パターンと対向する位置に対応す
る配線パターンを有するフレキシブル基板４７が接合さ
れる。

動作は上記フレキシブル基板を介して電極層４３と金属
層４２との間に電圧を印加することによりこの間の圧電
材層が収縮し一方金属層は収縮しないため曲げモーメン
トが生じ振動子先端は厚さ方向に変位する。次にこの電
圧を解除すると振動子の弾性的な復元力により発生する
圧力でノズルからインクが吐出する。

本構造ではベース−圧電素子接合体の金属層面を研磨す
ることにより精度の高い平坦面が形成できる。さらにこ
の上から同じく平坦なノズル形成部材を重ねて接合する
ことにより振動子の先端可動部分とノズルとの間の間隙
は高精度に確保できる。特に薄い圧電素子板から各振動
子を切り離すことによって内部応力が解放され振動子先
端の位置がばらつき上記空隙の管理が困難になる。これ
を上述のように研磨することで補正し修正することがで
きる。

また強固なベースにフレキシブル基板を接合するため電
気接合時に圧電素子板に過大な力が加わることがないた
めこれを破損することもない。

さらに別の実施例を第５図に示す。本図には振動子周辺
の構成のみ示す。先の実施例と異なりノズル５２は複数
個が互いに千鳥配列で２列に配置されている。梁状振動
子は切り込みを直線状に入れることでダイシング等の方
法で容易に行えるように相互に半ピツチずれたノズルを
結ぶ方向に溝入れされて作られる。さらにノズル形成部
材５３は段差を有する形状である点が先の実施例と異な
る。またノズルは図中５１に示すように中央部が凸状に
突き出しておりノズル周辺に溜まるインクが吐出するイ
ンクの飛翔に影響を与えない構成となっている。その他
の構成は第３図の実施例と同様である。

以上述べた本発明の構成では強固なベース材上に圧電素
子板が接合された後に溝入れしさらに振動子面の平坦化
のために表面を研磨して構成される。さらｌ：ベース上
の電極パターン上に電気接続を行う。従って高精度に、
過大な力を加えることなく構成できる。

なお金属層はＮｉのほか、使用する圧電材に近い熱膨張
率を有する材質とすることで温度による振動子反り量変
化による特性変化を防ぐことができる。また金属層は金
属薄層を接合する、メツキ等の方法で圧電材上に直接形
成する等の方法で形成できる。

また本発明の構造は上述のように片持ち梁状振動子の他
両端が固定された両持ち梁状振動子の場合でも有効であ
ることは明らかである。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明の上記構成によれば特性安定化
のために高精度に管理する必要のあるノズル形成部材と
振動子可動部分の空隙が安定し特性の安定した製造歩留
りの高い梁状振動子を用いたインクジェットヘッドを実
現することができるという効果を有する。また電気接続
に際して圧電素子板に力が加わらないため、高い製造歩
留まりが実現できるという効果を有する。更に圧電変換
器固定部分の固定長さがわずかで寸法が安定するため振
動子長さ方向にヘッド寸法が小型化でき小型ヘッドが実
現できるという効果も有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一実施例を示すインクジェットヘ
ッドを具備したプリンタの斜視図。 第２図は本発明による一実施例を示すインクジェットヘ
ッドの断面図。 第３図（ａ）、（ｂ）は本発明による一実施例を示すイ
ンクジェットヘッドの圧電変換器の製造工程を示す図お
よび斜視図。 第４図はベースと圧電振動子板との接合状態を示す斜視
図。 第５図（ａ）、（ｂ）は同じく本発明による別の実施例
を示す圧電変換器の製造工程を示す図および斜視図。 ２１・・・振動子 ２５．３４・・・ベース材 ３０４３・・・材層 ３１．４６・・・電極層 ３２．４２・・・金属層 ３３・・・圧電素子板 ３８．４０．４４．４５．・、電極パターン３９−・・
ベース−圧電素子板接合体 ４７・・・フレキシブル基板 以上 出願人　　セイコーエプソン株式会社 代理人弁理士　鈴木喜三部他１名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数のノズル開口を有するノズル形成部材と圧電変換器
   を有し、 該ノズル形成部材と該圧電変換器の間にインクが充たさ
   れる如く構成されたインクジェットヘッドにおいて、 上記圧電変換器は圧電材と上記圧電材上両面に施された
   導電材層を有し、ベース材上に接合された少なくとも一
   つの固定部を持つ複数の振動子からなり、 上記導電材層は上記ベース材上に設けられた電極パター
   ンと対向して接合されると共に電気的に接続されている
   ことを特徴とするインクジェットヘッド。