JPH05124204A - インクジエツト記録ヘツドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】圧電素子を用いたオンデマンド型インクジェッ
ト記録装置のヘッドの製造時に、圧電素子の分極間に交
流電圧を印加して接合することにより、インク吐出特性
のバラツキが小さく、印字品位のよいヘッドの製造を可
能とする。 【構成】ノズル、圧力室６、供給口を有する溝部より成
るインク流路と、共通インク室とが設けられた第１の基
板１と、この第１の基板１のインク流路側表面に接合さ
れた第２の基板２と、第２の基板２上に積層されて接合
された振動板３と、振動板３上に積層されて接合された
圧電素子４からなるインクジェット記録ヘッドの製造方
法であり、振動板３の上に圧電素子４を接合する際に、
分極された陽極と陰極間に交流電圧を印加させて行なう
ことによって、接合のバラツキを小さくして印字品位の
よいインクジェット記録ヘッドが製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインクジェット記録装置
の製造方法に関し、詳しくは圧電素子を用いたオンデマ
ンド型インクジェット記録ヘッドの圧電素子の接合方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の技術は、圧電素子をインク
流路が形成された基板上に積層された導電性を有する部
材上あるいは金属性の振動板上に接合する際に、圧電素
子に対しては特定の手段を用いず、分極方向のみに留意
して配置し、わずかな押圧力を加えて接合するのが一般
的であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の従来技
術では、圧電素子の接着のばらつき、即ち接着剤の量の
ばらつきや押圧力の違いによる接着剤層の厚みのばらつ
き等により、圧電素子と振動板との電気的導通が十分と
れなくなり、圧電素子に一定電圧を印加して振動板を湾
曲させて撓ませる際に、圧電素子の変位を十分伝達でき
ないため所望の撓みが得られないという課題があった。
さらにノズルからのインク吐出速度等の特性が大きくば
らつき、印字品位が低下するという課題を有していた。

【０００４】本発明はこのような課題を解決するために
なされたものであり、圧電素子の変位を効率よく振動板
に伝達でき、結果としてインク吐出特性のバラツキを小
さくして印字品位のよいインクジェット記録ヘッドを得
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
記録ヘッドの製造方法は、ノズルから液滴を吐出して被
記録媒体に記録を行なうインクジェット記録装置におい
て、ノズルと、圧力室と、供給口とを有する溝部より成
るインク流路と、共通インク室とが設けられた第１の基
板と、該第１の基板のインク流路側表面に接合された第
２の基板と、該第２の基板上に積層されて接合された導
電性部材と、該導電性部材の上に積層されて接合された
圧電素子とからなり、前記導電性部材の上に前記圧電素
子を接合する際に、分極された陽極と陰極間に交流電圧
を印加しながら行なうことを特徴とする。

【０００６】

【作用】本発明の上記の方法によれば、圧電素子の分極
間に交流電圧を印加し、圧電素子を振動させながら接合
されるのである。

【０００７】

【実施例】図１は本発明の実施例におけるインクジェッ
ト記録ヘッドの構成を示す断面図である。１は第１の基
板でノズル５、圧力室６、供給口７を有するインク流路
と共通インク室８とインク供給管９が形成されている。
第１の基板１はポリカーボネイトやポリサルフォン等の
樹脂より成る。２は第２の基板であり、第１の基板１の
インク流路表面に溶着されており、インク流路及び共通
インク室８にインクを封入している。３は振動板であ
り、りん青銅やステンレス等の金属やほう珪酸ガラス等
のセラミクスに導電性のＩＴＯ膜を蒸着したものよりな
り、第２の基板２上のインク流路上方部表面に接着層１
１ａを介して接着されている。振動板３がインク流路に
インクを封入する機能を有する場合は、第２の基板２は
廃止が可能であり、振動板３は直に第１の基板１に接合
されて構成することが可能である。４は圧電素子であ
り、チタン酸バリウムやジルコン酸鉛よりなり、焼結さ
れ表面に電極を付与されて、高電界で分極処理されてお
り、厚み方向に電圧を印加することにより電荷を保持し
て長さ方向に収縮する性質を有する。圧電素子４は接着
層１１ｂを介して振動板３上のインク流路の圧力室６上
部位置に接着されている。２０および２１はそれぞれ＋
側、−側電極であり各々圧電素子４と振動板３に結線さ
れている。これら電極に電圧を印加することにより圧電
素子４は長さ方向に収縮しようとするが、上述のように
振動板３に拘束されるように構成されているので、曲げ
モーメントが作用して圧電素子４と振動板３は撓むこと
になる。ノズル５はインク滴の吐出孔である。圧力室６
は、圧電素子４及び振動板３の撓みによってインク流路
内に圧力を生じせしめる。供給口７は、インク流路への
インクの供給を制限しているオリフィスである。共通イ
ンク室８は複数のインク流路に供給口で通じていて、イ
ンク流路へ供給するインクを準備している。供給管９
は、第１の基板１に形成されていて、共通インク室８に
連通してヘッド外部のインクタンク等よりヘッド内部へ
インクを導入するための管である。これらインク流路と
共通インク室８には常時インクが満たされた状態となっ
ている。１００はインク滴である。圧電素子４を電圧パ
ルスにより駆動制御することにより、圧力室６内部で圧
力変動が生じ、インクは供給口７より流入して供給さ
れ、ノズル５よりインク滴１００が吐出される。インク
滴１００は通常ノズル５より液柱となって吐出し、吐出
後インクの表面張力により複数のインク滴となり、紙面
等の印刷媒体面に到達して浸透または付着し、画素とし
ての１つの点を印刷する。図２は本発明の実施例におけ
る平面構成図である。本図で説明している実施例では同
一特性のインク流路が９本第１の基板１上に形成されて
いる。また振動板３が図１で説明した第２の基板２の機
能を果たしているので、図２では第２の基板２は廃止さ
れている。その他の構成は図１と同様に成されている。

【０００８】図３は本発明の実施例における平面構成図
である。本図で説明している実施例では振動板３に複数
のスリット状のブランクが設けられていて、第１の基板
１、第２の基板２、振動板３、圧電素子４の各々の材料
（線膨張係数）の違いによって生ずる温度変化による振
動板３の不要な内部応力の緩和を図っている。図３には
第１の基板１の流路は図示されていないが、流路形状と
配置は図２に説明されているものと同一である。

【０００９】図４および図５はいずれも本発明の実施例
の断面構成図であり、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドの駆動方法について説明している。これらの図により
本発明のインクジェット記録ヘッドの駆動方法について
概説する。まず、圧電素子４は電荷を保持して収縮して
おり、図４のように振動板３に拘束されて撓んで圧力室
６のインクを排除している。この時、図中のインク滴１
００はまだ吐出していない。次に圧電素子４の電荷を回
路を閉じるなどして放出すると、図５のように圧電素子
４と振動板３は各々の弾性によって平面に復帰する。こ
の時インクは供給口７より供給されて圧力室６はインク
で満たされる。圧力室６がインクで満たされた時点で圧
電素子４に電圧パルスを印加すると、圧電素子４と振動
板３は再び図４のように撓んで圧力室６のインクを排除
して圧力を生じ、排除されたインクはノズル５よりイン
ク滴１００となって吐出される。

【００１０】図６は本発明の実施例の製造方法を示す断
面図である。第２の基板２に接着剤を塗布し第１の基板
１に接合する。次に振動板３に接着剤を塗布し第２の基
板２上に接合した後、振動板３上に圧電素子４の接着の
ためにスクリーン印刷等により接着剤を所定の位置に塗
布する。圧電素子４を接合する際に、分極された圧電素
子４の＋側電極２０と振動板３の−側電極２１に交流電
圧を印加して接着を行なうことにより、圧電素子４が振
動して振動板３との接触点を確保できることになり、導
通不良による圧電素子４の撓み不良を防ぐことができ
る。

【００１１】図７は本発明の実施例の接着状態を示す断
面の拡大図である。振動板３上の接着剤層３０を介して
圧電素子４が固定されており、圧電素子４の表面粗さに
より振動板３に接する凸部分４ａが振動板３との電気的
な導通を確保している。この凸部分４ａと振動板３との
接触状態が不良になると、圧電素子４の電気的な容量が
変化し、ばらつくため、圧電素子４の撓みが十分得られ
ずインク滴の吐出量等のばらつきをひき起こすことにな
る。本実施例では圧電素子４が電圧を印加すると収縮す
る性質を利用し、さらに交流電圧により電界の方向を切
り換えて圧電素子４を振動させてこの接触状態を良好に
保つものである。

【００１２】このように圧電素子を接合する際に、分極
されたそれぞれの極間に交流電圧を印加して行なうこと
により、電気的な導通状態のバラツキを小さくすること
が可能になる。従って、圧電素子に一定電圧を印加して
振動板を湾曲させて撓ませる際に、圧電素子が十分変位
でき、所望の撓みが得られることになり、ノズルからの
インク吐出速度等の特性のバラツキを小さくすることが
できる。

【００１３】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、圧電
素子を振動板上に接合する際に分極された極間に交流電
圧を印加させながら行なうことにより、圧電素子と振動
板との電気的な導通が十分とれ、結果として圧電素子へ
の一定電圧の印加による振動板の撓みのバラツキが小さ
くなり、ノズルからのインク吐出特性を安定させること
ができ、印字品位がよいインクジェット記録ヘッドを提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面構成図。

【図２】本発明の一実施例を示す平面構成図。

【図３】本発明の一実施例を示す平面構成図。

【図４】本発明の一実施例の駆動動作を示す流路断面
図。

【図５】本発明の一実施例の駆動動作を示す流路断面
図。

【図６】本発明の一実施例の製造方法を示す断面図。

【図７】本発明の一実施例の接着状態を示す拡大断面
図。

【符号の説明】

１ 第１の基板 ２ 第２の基板 ３ 振動板 ４ 圧電素子 ５ ノズル ６ 圧力室 ７ 供給口 ８ 共通インク室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ズルから液滴を吐出して被記録媒体に記録
   を行なうインクジェット記録装置において、ノズルと、
   圧力室と、供給口とを有する溝部より成るインク流路
   と、共通インク室とが設けられた第１の基板と、該第１
   の基板のインク流路側表面に接合された第２の基板と、
   該第２の基板上に積層されて接合された導電性部材と、
   該導電性部材の上に積層されて接合された圧電素子とか
   らなり、前記導電性部材の上に前記圧電素子を接合する
   際に、分極された陽極と陰極間に交流電圧を印加しなが
   ら行なうことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの
   製造方法。