JPH03187756A

JPH03187756A - 液滴噴出装置

Info

Publication number: JPH03187756A
Application number: JP32930589A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Kanayama; 金山　義雄
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1989-12-15
Filing date: 1989-12-15
Publication date: 1991-08-15

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、例えば、インク液滴を噴出して紙上に記録を
行うドロップオンデマンドインクジェットヘッドに適用
される液滴噴出装置に関するものである。

〔従来の技術〕

インクジェットヘッドに適用される液滴噴出装置として
、従来より、液滴生成のために発熱体を利用するもの（
特開昭６０−２０４３７４号公報参照）や、圧電素子を
利用するものが知られている。

圧電素子を利用する液滴噴出装置は、圧電素子にてイン
クの充填されている液室の容積変化を生じさせ、この容
積変化による液室の圧力変化により、液室に通じて外部
に開口するオリフィスからインク液滴を噴出させるもの
である。

圧電素子を備える液滴噴出装置は、例えば、第５図に示
すように、ＰＺＴ（ジルコン・チタン酸鉛）基板からな
るベースブロック３１と、感光性ガラス或いはステンレ
ス等からなる覆板部材３２と、感光性ガラスからなる流
路ブロック３３とを備えて構成される。

゛前１己のベースブロック３１において、第４図にも示
すように、第１ＰＺＴ基板３４上には、グランド電極４
１が被覆されており、このグランド電極４１上には櫛歯
状に凸部３５・・・が形成されている。凸部３５・・・
のうち信号電極３６・・・を有するものが積層圧電素子
３７・・・となる。各積層圧電素子３７は、第２ＰＺＴ
基板３８と信号電極３６と第３ＰＺＴ基板４０と前記の
グランド電極４１に電気的接続状態に形成された上側グ
ランド電極４１′とにより構成されている。

ベースブロック３１には、覆板部材３２がエポキシ系接
着剤により固着されている。覆板部材３２は、振動板と
して良好に機能させる必要上、厚みが約５０μｍと薄い
ものに形成されている。

覆板部材３２は紫外線硬化樹脂にて流路ブロック３３に
固着されている。流路ブロック３３には、第６図に示す
ように、凹溝４３が形成されており、この凹溝４３が前
記の覆板部材３２にて覆われることで液室４５が形成さ
れるようになっている。液室４５は、液分配室４５ａと
圧力室４５ｂ・・・とからなっている。液分配室４５ａ
は、流路ブロック３３に形成されている液供給穴４６に
て図示しない液供給器に連通されている。また、各圧力
室４５ｂは、前記の積層圧電素子３７に対応する位置に
形成されているもので、括れ部４５ｃを介することで液
分配室４５ａに連通して液の供給を受けつつ、はぼ閉じ
た空間を形成することで前記の液分配室４５ａおよび他
の圧力室４５ｂ・・・に対して独立して容積変化が生じ
得るようになっている。

流路ブロック３３の先端面側であって、各圧力室４５ｂ
と対応する位置には微小凹溝が形成されていて、前記の
覆板部材３２にて覆われることでオリフィス４７が形成
されるようになっており、積層圧電素子３７による覆板
部材３２の振動時、上記オリフィス４７からインク液滴
が噴出するようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記従来のように、覆板部材３２および流路
ブロック３３の双方について感光性ガラスを用いると、
この感光性ガラスが比較的高価であることから、液滴噴
出装置が割高になるという欠点を有している。また、こ
のような高額化回避のために覆板部材３２についてステ
ンレスを用いるとすれば、このステンレスと流路ブロッ
ク３３である感光性ガラスとの熱膨張係数が大きく相違
するため、相互の接着が不十分になるという問題を招来
する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る液滴噴出装置は、上記の課題を解決するた
めに、流路ブロックの凹溝とこの凹溝を覆う覆板部材と
で形成される液室の一壁部を振動板部としてこれを圧電
素子にて変形させ、この振動板部の変形にて液室に圧力
変化を生じさせて液滴を生成噴出する液滴噴出装置にお
いて、前記の流路ブロックはＳｉ基材からなる一方、覆
板部材はＳｉ基材と熱膨張係数がほぼ同じであるガラス
基材からなることを特徴としている。

〔作　用〕

上記の構成によれば、流路ブロックはＳｉ基材からなり
、このＳｉ基材は比較的大量に生産されて安価なものと
なっているから、かかる流路ブロックを用いた液滴噴出
装置においてそのコスト低減を図ることができる。そし
て、上記流路ブロックに接合される覆板部材については
、Ｓｉ基材と熱膨張係数がほぼ同じであるガラス基材か
らなるので、相互の接着において十分な接合強度を確保
して高品質を得ることが可能になる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図ないし第３図に基づいて説明
すれば、以、下の通りである。

本発明に係る液滴噴出装置は、第２図に示すように、Ｐ
ＺＴ（ジルコン・チタン酸鉛）基板からなるベースブロ
ックｌと、流路ブロック２と、ガラスからなる覆板部材
３とを備えて構成されている。前記の流路ブロック２は
、熱膨張係数が２８ＸＩＯ−’であるＳｉ基材からから
なっている。−方、覆板部材３は、前記のＳｉ基材とほ
ぼ同じ熱膨張係数を有するガラス（例えば、パイレック
スと称されている硼珪酸系のガラス：熱膨張係数は３２
　Ｘ　１０−’／”Ｃ）からなっている。

前記のベースブロック１において、第１図にも示すよう
に、第１ＰＺＴ基板４上には、グランド電極１１が被覆
されており、このグランド電極ｌｌ上には櫛歯状に凸部
５・・・が形成されている。凸部５・・・のうち信号電
極６・・・を有するものが積層圧電素子７・・・となる
。この積層圧電素子７は、第２ＰＺＴ基板８と信号電極
６と第３ＰＺＴ基板ＩＯと前記のグランド電極１１に電
気的接続状態に形成された上側グランド電極１１’　と
により構成されている。ベースブロックｌは、厚み２０
０μｍ程度のシート状の第２ＰＺＴｉ板８と第３ＰＺＴ
基板１０との間および第３ＰＺＴ基板１０上にそれぞれ
電極層を積層してこれを焼成した後、前記凸部５・・・
を得るためのダイシング加工、信号電極６・・・を得る
ための電極エツチング、並びに、絶縁コート等を行うこ
とにより得られる。

流路ブロック２は、第３図（ａ）（ｂ）にも示すように
、その−面側に凹溝１３を有し、この凹溝１３の底壁部
、即ち流路ブロック２の他面側が前記の凸部５・・・に
当接するようにベースブロックｌに接着固定されている
。一方、流路ブロック２の一面側には、覆板部材３が接
合されていて、前記の凹溝１３が覆板部材３にて覆われ
ることで液室１５が形成されるようになっている。流路
ブロック２と覆板部材３とは、例えば、低融点ガラスを
挟装して熱圧着すること等の方法により接合されている
。

前記の液室１５は、液分配室１５ａと圧力室１５ｂ・・
・とから構成されている。上記の液分配室１５ａは、流
路ブロン、り２に形成されている液供給穴１６を介して
図示しない液供給器に接続されている。また、各圧力室
１５ｂは、前記の積層圧電素子７に対応する位置に形成
されているもので、括れ部１５ｃを介することで液分配
室１５ａに連通して液の供給を受けつつ、はぼ閉じた空
間を形成することで前記の液分配室１５ａおよび他の圧
力室１５ｂ・・・から独立して容積変化が生じ得るよう
になっている。そして、少なくとも圧力室１５ｂ・・・
の底壁部は、振動板部として（以下、振動板部２０と称
する）良好に機能するように、約５０μｍの厚みに形成
されている。また、流路ブロック２の前端面側には、各
圧力室１５ｂに連通して前端面側に開口する微小凹溝が
形成されていて、前記の覆板部材３にて覆われることで
オリフィス１７が形成されるようになっている。

流路ブロック２を得るには、Ｓｉの異方性エツチングに
て前記の凹溝１３およびオリフィス１７・・・となる微
小凹溝に対応する部分を形成する。

上記の構成を有する液滴噴出装置においては、所望の信
号電極６に電圧を印加することによって、これと対応す
る積層圧電素子７のみに変形が生じ、この積層圧電素子
７に対応する振動板部２０のみが変形して、これと対応
する圧力室１５ｂにのみ圧力変化が生じて、この圧力室
１５ｂと対応するオリフィス１７からのみ液滴が噴出す
ることになる。

そして、かかる液滴噴出装置において、流路ブロック２
はＳｉｌ材からなり、このＳｉｌ材は比較的大量に生産
されて安価なものとなっているから、かかる流路ブロッ
ク２を用いてなる液滴噴出装置についてそのコストの低
減を図ることができる。そして、上記流路ブロック２に
接合される覆板部材３については、Ｓｉ基材と熱膨張係
数がほぼ同じであるガラス基材からなるので、前述のよ
うな熱圧着による接着においても十分な接合強度を確保
して高品質を得ることが可能になる。なお一般に、下記
の第１式を満たす物質同士の接合は良好に行われること
が知られている。

−５≦α−β≦１０　・・・・・・第１式但し、αは一
方の、物質の熱膨張係数（ＸＩＯ−７℃）βは他方の物
質の熱膨張係数（ＸＩＯ−”Ｃ）である。

また、本実施例では、凹溝１３の底壁部が振動板部２０
として機能し、当該振動板部２０は流路ブロック２と一
体的に設けられたものとなるから、液滴噴出装置°の製
造において、覆板部材を振動板として用いる場合に比較
して取り扱い上の厳しさが緩和されることになり、組み
立ての迅速化を図ることができる。その上、流路ブロッ
ク２の凹溝１−３を前述のようにＳｉの異方性エツチン
グで形成するとき、このエツチングにおいて、凹溝１３
の底壁部が振動板部２０として良好に機能するような薄
さに当該凹溝１３を加工することが可能であり、かかる
加工は比較的容易に行えるので、振動板部形成の製造コ
ストを低減することができる。

なお、本実施例では、液供給穴１６を流路ブロック２に
形成しているが、これに限らず、液分配室１５ａ内に連
通ずるように覆板部材３に形成するようにしてもよい。

オリフィス１７・・・を流路ブロック、２の微小凹溝に
て形成しているが、これの代わりに、圧力室１５ｂ部分
の幅広状態を流路ブロック２の前端面まで延長すると共
に、この流路ブロック２の前端面上に、オリフィスが予
め所定位置に形成されているオリフィスプレートを貼付
するようにしても良いものである。

圧電素子としては、ＰＺＴ基板を積層して積層圧電素子
７としているが、単一のＰＺＴによって圧電素子を構成
してもよいものである。

また、本実施例では、流路ブロック２に振動板部２０・
・・を一体的に形成しているが、従来例で示したように
、覆板部材を振動板部とする構成においても本発明を適
用することが可能である。

〔発明の効果〕

本発明に係る液滴噴出装置は、以上のように、流路ブロ
ックはＳｉ基材からなる一方、覆板部材はＳｉ基材と熱
膨張係数がほぼ同じであるガラス基材からなる構成であ
る。

これにより、液滴−噴出装置のコスト低減および信頼性
の向上が図れるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の一実施例を示すものである
。第１図は液滴噴出装置の縦断面図である。第２図は液滴噴出装置の分解斜視図である。第３図（ａ）は流路ブロックの平面図、同図（ｂ）は同
正面図である。第４図乃至第６図は従来例を示すものである。第４図は液滴噴出装置の縦断面図である。第５図は液滴噴出装置の分解斜視図である。第６図は流路ブロックの斜視図である。 ■はベースブロック、２は流路ブロック、３は覆板部材
、７は積層圧電素子、１３は凹溝、１５は液室、１７は
オリフィス、２ｏは振動板部である。第１通

Claims

【特許請求の範囲】１、流路ブロックの凹溝とこの凹溝を覆う覆板部材とで
形成される液室の一壁部を振動板部としてこれを圧電素
子にて振動させ、この振動にて液室内に圧力変化を生じ
させて液滴を噴出する液滴噴出装置において、前記の流路ブロックはＳｉ基材からなる一方、覆板部材
はＳｉ基材と熱膨張係数がほぼ同じであるガラス基材か
らなることを特徴とする液滴噴出装置。