JPH02184447A - 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。　
（特公昭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特性が安定しないという問題点を有
していた。即ち、各振動子が隣接の振動子の影響なく、
各々単独で任意に振動する必要があるが、櫛歯状振動子
では隣接間の振動子が機械的、電気的につながっている
ため隣接する振動子の相互干渉により、各々の振動子が
安定な振動をしない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め手段〕

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、 上記複数の振動子が機械的、電気的に分離された状態で
上記強固なベース材に接合され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各々切り離された複
数の振動子を強固なベース材上に接合されて電気接続さ
れるため隣接の振動子の干渉を受けることなく、各々の
振動子が安定した振動をすることができる。

〔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視図であ
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１２，１３の回
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２０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とベース材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片持
ち梁状の振動子が形成できる。

動作はフレキシブル基板２７を介して電極層３１と金属
層３２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能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。

また本構造では、複数の梁状振動子が分離した状態でベ
ース材上で接合されているため、隣接間の振動子の機械
的振動あるいは電気的影響を受けて振動特性が不安定に
なることはない。

さらに別の実施例を第４図（ａ）、　（ｂ）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。さらにベース上の
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。また複数の振
動子が機械的、電気的に分離した状態でベース材上に接
合されているため、隣接振動子間同士の相互干渉のない
特性の安定したインクジェット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
及び斜視図。 第４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及び斜視図。 ２１・・・振動子 ２５．３４・・・ベース材 ３０・・・圧電材層 ３１・・・電極層 ３２・・・金属層 ３３・・・圧電素子板 ３５・・・スペーサ ３６・・・ノズル ３７・・・ノズル形成部材 ３８・・・電極パターン ３９・・・ベース−圧電素子板接合体 ４０・・・溝 以 上

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、強固な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、 上記複数の振動子が切り離された状態で上記ベース材上
   に接合されていることを特徴とするインクジェットヘッ
   ド。