JPH03216344A - 液体噴射ヘッド - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明はインクジェットプリンタ等に用いられる液体噴
射ヘッド、特に圧電素子を用いた液体噴射ヘッドに関す
る。

［従来の技術］ 従来のインクジェットプリンタにおける液体噴射ヘッド
には、特公昭６０−８９５３に示されるごとく、片持ち
梁構造の圧電振動子を印字信号に応じたパルス電圧でた
わみ振動させることにより、インクへ圧力を加えインク
滴を飛翔させるタイプのものが知られている。

［発明が解決しようとする課題コ 従来の液体噴射ヘッドにおいては、圧電振動子は弾性体
の板と圧電体の板とを接合して構成されているので、圧
電振動子間を絶縁するため液体として非導電性液体を使
用しなければならないいう問題点があった。インクジェ
ットプリンタヘッドとして用いる場合にはインクとして
非導電性インクを用いテいた。非導電性インクとしては
一般に油性インクが知られているが、このインクは表面
張力が低く、紙面に付着したのち急速に紙の繊維間に浸
透してしまうので、高い印字品質を得ることが困難であ
る。印字品質的には水性インクの使用が望ましい。

本発明は以上の課題を解訣するもので、その目的とする
ところは、使用できる液体の幅を広げ、従来使用できな
かった導電性インク、特に水性インクを使用できるよう
にすることにある。

［課題を解決するための手段］ 以上述べた課題を解決するため、本発明の液体噴射ヘッ
ドは、複数のノズルを有するノズル部と、前記ノズルの
各々と対向配置し、液体の中に浸されている圧電振動子
とを備え、電圧印加により前記圧電振動子を変位させ、
前記ノズルとの間隙に存在する液体の圧力を高めて前記
ノズルから液滴を吐出させる液体噴射ヘッドに於いて、
前記圧電振動子の電極の内少なくとも片方は絶縁膜によ
って被覆されており、前記絶縁膜によって被覆されてい
ない電極は接地されていることを特徴とする。

［実施例］ 第１図（ａ）は本発明の実施例における液体噴射ヘッド
の平面図であり、第１図（ｂ）はそのＡＡ゛線断面図で
ある。第１図（ａ）及び第１図（ｂ）において、１０１
は基板、１０２は液体が通過するノズル、１０３は液体
に圧力を印加する圧力室、１０４は圧力室１０３上に張
った片持ち梁の圧電振動子である。片持ち梁の圧電振動
子１０４は、弾性体１０５、圧電素子の下電極１０６、
圧電薄膜１０７、圧電素子の上電極１０８、絶縁膜１０
９で形成される。１１０は液体噴射ヘッドの周囲を囲む
枠、１１１は枠１１０により囲まれた領域であり、液体
貯蔵室となる。絶縁膜１０９は弾性体１０５と共に、上
下電極（１０６、１０８）を被い、これら上下電極を周
囲の液体と電気的に分離している。

同図（ｂ）をもとに本実施例の液体噴射ヘッドの製造方
法の一例を示す，まず、基板１０１を加工し、ノズル１
０２及び圧力室１０３を形成する。

基板１０１にガラスを用いた場合は、エッチングもしく
はレーザ加工等の手段によりノズル１０２や圧力室１０
３を形成すればよい。次に片持ち梁１０４を形成するが
、これは基板１０１に薄板ガラス等の材料を接着もしく
は圧着等の手段で乗せ、バターニングを行えばよい。そ
して、下電極１０６、圧電膜１０７、上電極１０８と積
層形成して行けばよい。圧電膜１０７にはＰＺＴ等の圧
電材料、上下電極１０７及び１０８にはＰｔ，Ｎｉ等の
金属材料をスパッタ法等により形成し用いればよい。圧
電素子が形成された後、圧電素子を被うように電気絶縁
膜を形成する。電気絶縁膜に用いる材料は、歪による応
力を小さくするためその弾性率が圧電素子を形成する材
料の弾性率と同等もしくはそれ以下であることが望まし
い．例えば、Ｓｉ０２等の無機材料や、ポリイミド等の
有機材料を用いればよい，Ｓｉｎ２膜はモノシランと酸
素との反応による気相成長法を用いて析出される。フオ
スフィンを前述の反応気体に加えることによって形成さ
れる隣ガラスなども利用できる。ポリイミド等の有機材
料ではスビンナ・コート法を用いることができる。これ
らの電気絶縁膜はもちろん単独の膜である必要はなく、
何種類かの膜を組み合わせることによって、絶縁性や、
耐久性を向上させることが可能である。この様な片持ち
梁の構造を形成する方法は以上の方法に限定されるわけ
でなく、例えば圧電素子を形成した後に片持ち梁を形成
したり、また圧力室等を形成した後にその凹部を樹脂等
で充填し、片持ち梁材を膜で形成し、前記樹脂を取り除
くことにより片持ち梁を形成してもよい．そして、液体
噴射ヘッドの周囲を囲む枠１０９を任意の材料、形状で
形成し、液体貯蔵室１１０を形成する． 以上のごとき液体噴射ヘッドは、圧電素子部を完全に液
体から分離できる。今回試作した、１０ｄｏｔ／ｍｍの
解像度で５ｃｍの長さを持つライン液体噴射ヘッドでは
染料２ｗｔ％、グリセリン１　８ｗｔ％、水ｆ３０ｗｔ
％から成る水性インクの使用が可能であった。本発明の
構成をとることにより１００ｄｏｔ／ｍｍ程度までの高
解像度化も可能である．また、本発明の液体噴射ヘッド
は、前述のごとくほとんどの工程をフォトリソグラフィ
ー技術を用いて形成できるため、その組立に要する工程
が大いに軽減され、このため安価なものとなる。

第２図に、本発明の実施例における、圧電振動子の圧電
膜が、下部電極の絶縁膜を兼ねている液体噴射ヘッドの
断面図を示す。同図において、第１図と同一の記号は第
１図と同一のものを表す。

弾性体１０５として電気絶縁材料、例えば、ガラスを用
いる。圧電素子の下電極１０６は、圧電薄膜１０７と弾
性体１０５とによって被われて、周囲の液体から分離さ
れている。圧電薄膜１０７上に上部電極１０８を形成す
ればよい。絶縁されていない上部電極は接地し、下部電
極にパルス電圧を印加する。この方法では、圧電素子を
絶縁しない場合と同じ工程数で、電極の絶縁を行うこと
ができ、導電性インクを使用可能にする。このような構
造の形成方法としては、圧電素子を形成後に、片持ち梁
を形成したり、また、圧力室等を形成した後にその凹部
を樹脂等で充填し、片持ち梁材を膜で形成し、前記樹脂
を取り除くことにより片持ち梁を形成してもよい。

本発明は圧電振動子の構造に依らないので、上述した構
造以外にも、圧電振動子の下電極が弾性体を兼ねている
場合や、基板材に珪素ウエハを用い、片持ち梁をこれを
パターニングすることにより形成した場合などにも適用
できる。圧電振動子として、片持ち梁構造の場合につい
てのみ説明してきたが、これ以外の振動子構造、例えば
両持ち梁構造なども可能である， なお、本発明の液体噴射ヘッドは以上述べた実施例のみ
ならず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において広く応
用が可能であり、また、インクジェットプリンタのみな
らず、他の印字、印刷装置（例えば、タイブライタ、コ
ピー機出力等）や、塗装装置、捺染装置等に広く適用さ
れる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、圧電振動子の電極部
の少なくとも片方を絶縁膜で被うことにより、周囲の液
体から圧電振動子を電気的に絶縁できるので、液体噴射
ヘッドにおいて、導電性液体の噴射が可能となったとい
う効果を有する。例えば、インクジェットプリンターヘ
ッドに応用する際には、印字品質のよい水性インクを使
用することができる様になるわけで、その効果は大きい
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ本発明の実施例に
おける液体噴射ヘッドの平面図及び断面図。 第２図は、本発明の実施例における、圧電素子の圧電膜
が絶縁膜を兼ねている液体噴射ヘッドの断面図。 １０１・・・基板 １０２・・・ノズル １０３・・・圧力室 １０４・・・圧電振動子 １０５・・・弾性体 １０６・・・下電極 １０７・・・圧電膜 １０８・・・上電極 １０９・・・絶縁膜 １１０・・・枠 １１１・・・液体貯蔵室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数のノズルを有するノズル部と、前記ノズルの各々と
   対向配置し、液体の中に浸されている圧電振動子とを備
   え、電圧印加により前記圧電振動子を変位させ、前記ノ
   ズルとの間隙に存在する液体の圧力を高めて前記ノズル
   から液滴を吐出させる液体噴射ヘッドに於いて、前記圧
   電振動子の電極の内少なくとも片方は絶縁膜によって被
   覆されており、前記絶縁膜によって被覆されていない電
   極は接地されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。