JPH07148921A - インクジェットヘッド - Google Patents
インクジェットヘッドInfo
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- JPH07148921A JPH07148921A JP29847793A JP29847793A JPH07148921A JP H07148921 A JPH07148921 A JP H07148921A JP 29847793 A JP29847793 A JP 29847793A JP 29847793 A JP29847793 A JP 29847793A JP H07148921 A JPH07148921 A JP H07148921A
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- width
- lower electrode
- piezoelectric element
- pressure chamber
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
- B41J2/14233—Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
- B41J2002/1425—Embedded thin film piezoelectric element
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
いインクジェットヘッドを提供すること。 【構成】 上部電極7と、圧電素子6と、下部電極5
と、振動板4と、圧力室形成基板2と、連通路基板1順
番で積層され、少なくとも、圧電素子6と、下部電極5
と、振動板4とを一体に焼成された構成で、下部電極5
は、その幅が圧力室3の幅より狭く形成され、圧電素子
6は、その幅が下部電極5の幅より大きく形成された構
成である。
Description
けた時点で、インク滴を飛翔させ、このインク滴により
記録用紙にドットを形成させるオンデマンド方式のイン
クジェットヘッドに関する。
て、圧電素子を利用したものとして特公平2−5173
4号公報が開示されている。これは、流路となる溝の形
成された流路基板と圧電素子とこの圧電素子に電圧を印
加する2つの電極(個別電極と共通電極)とによって構
成されている。圧電板の両側に電極を形成した後に、圧
電素子のチップに切断整形し、これらのチップを圧力室
に対応した振動板上に実装するもので電極の幅は圧電素
子の幅と等しく構成されていた。圧電素子の変形によっ
て振動板を変位させ、圧力室のインク圧力を高めること
によってインク滴を吐出して記録媒体上に画像を形成す
るものであった。
する方法として、特開平5−97437号公報が開示さ
れている。これは、セラミック基板上に、圧電素子が膜
形成法によって形成され、焼成することで一体に構成さ
れている。このため、相対的に低作動電圧にて大変位が
得られ、また信頼性が高く、応答速度が早く、さらに高
密度化が可能であるという特徴を有していた。そのう
え、セラミック基板、圧電素子、電極が積層構造である
ため、非常に簡単な構造となっていた。
子を利用したインクジェットヘッドは、圧電板の両側に
電極を形成した後に、圧電素子のチップを切断整形し、
これらのチップを圧力室に対応した振動板上に実装する
もので、高密度化が非常に困難であった。このため、圧
電素子を印刷によって形成する方法を用いたが、下部電
極の印刷は、その厚さが比較的薄く、容易に精度を確保
できるが、圧電素子の印刷は、その厚さが幅に比べ十分
には薄くないため圧電素子の形状の外側の部分の精度が
非常に悪く、振動板の変形特性が不均一であった。その
うえ、圧電素子を焼成する際に圧電素子が収縮してしま
い、さらに変形特性が悪化した。このため、同様の印字
パルスを入力してもノズルごとにインク速度及び吐出イ
ンク量が大きく異なるという問題点を有していた。そこ
で、本発明は従来のこのような問題点を解決するもの
で、その目的とするところは、圧電素子を振動板上に膜
印刷技術を用いて焼成により形成することで高密度化を
実現し、且つ印刷のズレや焼成後の圧電素子の収縮等の
影響をなくすことで、振動板の変形特性を均一にし、ノ
ズル間のインク速度及び吐出インク量の差をなくし、印
字品質の優れたインクジェットヘッドを提供することに
ある。
仕切られた複数の圧力室と、これらの圧力室の一面を封
止する振動板と、前記振動板の外面に前記圧力室に対応
して配置された下部電極と、これらの下部電極に密着し
て積層される圧電素子と、これらの圧電素子を前記下部
電極とで挟み込むように配置した上部電極とを備え、前
記圧電素子は未焼成の状態で前記下部電極上に積層した
後に、焼成によって形成されるインクジェットヘッドで
あって、前記下部電極は、その幅が前記圧力室の幅より
狭く形成され、前記圧電素子は、その幅が前記下部電極
の幅より大きく形成されて成ることを特徴としている。
室形成基板と前記振動板と前記下部電極と前記圧電素子
は、焼成によって一体に構成されることを特徴としてい
る。
して前記振動板と接合していることを特徴としている。
明する。
おける主要部分を示す図であり、圧力室のインクの流れ
方向に直角な面で切断した断面形状を示すものである。
図2は本発明のインクジェットヘッドを示す外観斜視図
であり、16ノズルを縦2列に構成した圧力発生ユニッ
ト20を3ユニットと流路ユニット40を用いたインク
ジェットヘッドであるが、ノズル数、列数、及びユニッ
ト構成はどの様な組合せでも限定されるものではない。
子6、下部電極5、振動板4、圧電素子に対応する複数
の圧力室3を有する圧力室形成基板2及び連通路9が穿
孔された連通路基板1とによって構成された圧力発生ユ
ニット20と複数のインク供給孔14を有するインク供
給路形成基板13、インクリザーバ室15を有するリザ
ーバ室形成基板12、複数のノズル16を有するノズル
形成基板11とによって構成された流路ユニット40が
あり、両ユニットが接着剤によって接合されている。
によってペースト状接着剤を塗布し、加熱硬化させる。
また、フィルム状接着剤をプレス加工等によって成型し
たものを用いることも可能である。この場合、接着方法
として、プレス加工されたフィルム状接着剤を図示しな
い案内孔を使って位置出しをしながら積層した後で、加
熱圧着を行う。
成され、その工程を図4の(A)から(C)に示す。図
4の(A)において振動板4と、パンチングによって圧
力室3となる部分を形成した圧力室形成基板2と、連通
路が穿孔された連通路基板1をアルミナ、ジルコニア等
のセラミック材料からなるグリーンシートの状態で加圧
し、800℃から1500℃の温度で一体に焼成する。
セラミック材料は一般的には酸化アルミニウム、酸化ジ
ルコニウム、酸化マグネシウム、窒化アルミニウム、窒
化珪素のうち何れかの1種類以上を主成分とする材料で
ある。次に図4の(B)において下部電極5の材料を印
刷によって圧力室3に対応する部分に形成し、焼成す
る。下部電極5の材料は、白金、パラジウム、銀−パラ
ジウム、銀−白金、白金−パラジウムからなる合金のう
ち少なくとも1種類以上を主成分とする材料である。最
後に図4の(C)において圧電素子6の材料を同じく印
刷によって形成し、焼成して仕上げる。圧電素子6の材
料としては、チタン酸ジルコン酸鉛、マグネシウムニオ
ブ酸鉛、ニッケルニオブ酸鉛、亜鉛ニオブ酸鉛、マンガ
ンニオブ酸鉛、アンチモンスズ酸鉛、チタン酸鉛を主成
分とする材料である。
すると、圧電素子6を印刷する際に、圧電素子が柔らか
く、その厚さが幅に比べ十分には薄くないためため図5
に示すように圧電素子6の外側(図6の6−1)の部分
の精度が非常に悪く、振動板4の変形特性を低下させ
た。そのうえ、焼成することによって圧電素子6が収縮
し、さらに変形特性が低下した。また、下部電極5と上
部電極7との電気的ショートの可能性もあった。
法を用いて上記の問題を解決している。図6の(A)に
示すように圧力室3に対応する部分に下部電極5は印刷
により形成されるが、その際下部電極5の幅を圧力室3
の幅より狭く形成し、焼成する。次に、図6の(B)に
示すように、圧電素子6も印刷により形成されるが、そ
の際に圧電素子6の幅を下部電極5の幅より広く形成
し、焼成する。これにより、圧電素子6の印刷ズレや焼
成による圧電素子6の収縮の影響を受けずに、正確に形
成された下部電極5によって振動板4の変形特性が決ま
り、インク吐出特性が安定した。また、下部電極5と上
部電極7との電気的ショートを防止した。
のインク流れ方向に直角な面における断面図を示したも
のである。下部電極5の厚さT1については、本実施例
では5μmとしたがこれが最適値である。下部電極5が
厚ければ、下部電極5の外側の形状の精度が下がること
で変形特性が不均一となることや、下部電極5の剛性が
上がることにより振動板4の変形が小さくなること等で
インク吐出特性が悪化する。逆に、下部電極5を薄くす
ると、電流の流れが制限されることによる変形特性の低
下や印刷不良が発生する等の問題がある。
5の幅W2は340μm、圧電素子6の幅W3は380
μmとした。下部電極5の幅W2と圧力室3のW1の
比、W2/W1は0.8以上である。振動板4の変位効
率を最大とするのは、下部電極5の幅W2と圧力室3の
幅W1の比、W2/W1が0.9付近であるが、製造上
のばらつき等の誤差があるため、下部電極5の幅W2と
圧力室3の幅W1の比、W2/W1は0.8以上、でき
れば0.9付近にしてある。本実施例の場合に、圧電素
子6は下部電極5を介して振動板4と接合されているの
で、実際に圧電素子6の幅W3のうち、機能している幅
は下部電極5の幅W2であるから、圧電素子6の幅W3
は印刷のばらつきや焼成後の収縮等を考慮して、下部電
極5の幅W2より10%程度広くしたものが最適値であ
り、下部電極5の幅と圧電素子6の幅の比、W2/W3
は、0.9付近にしてある。
て、圧電素子6は、下部電極5を介して振動板4に接合
されているだけで、圧電素子6が直接振動板4に接合さ
れることはないことを特徴としている。このようにする
と更に振動板4の変形特性が均一となり、インク吐出吐
出特性が向上する。
て、焼成後の圧電素子6の間隙に絶縁材料8を充填する
こともできる。この形状によって、隣合う圧電素子6ど
うしの電気的影響が防止されるため、電気的クロストー
クが向上した。また、下部電極5と上部電極7の絶縁が
よくなり電気的特性も向上する。
いて、下部電極5と絶縁材料8を一枚のシート状にする
こともできる。この形状によって、圧電素子6が振動板
4と接合することがなくるため、振動板の変形特性がさ
らに向上し、インク吐出特性が安定する。
いて、振動板4に下部電極5と圧電素子6が積層できる
溝を設けることもできる。この形状によって下部電極5
と圧電素子6の印刷精度が向上し、振動板4の変位特性
が均一となり、インク吐出特性を安定させることができ
る。
形成され、圧電素子はその幅が下部電極の幅より大きく
形成されることで、圧電素子の印刷ばらつきや焼成によ
る圧電素子の収縮等による変形特性の影響を小さくし、
下部電極の幅を正確に形成することで変形特性を均一に
した。これによりインク吐出特性が安定した。
とで高密度化も実現できた。
向に直角な面における断面図である。
程を示す図である。
流れ方向に直角な面における断面図である。
る。
向に直角な面における断面図である。
向に直角な面における断面図である。
向に直角な面における断面図である。
方向に直角な面における断面図である。
方向に直角な面における断面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 側壁によって仕切られた複数の圧力室
と、これらの圧力室の一面を封止する振動板と、前記振
動板の外面に前記圧力室に対応して配置された下部電極
と、これらの下部電極に密着して積層される圧電素子
と、これらの圧電素子を前記下部電極とで挟み込むよう
に配置した上部電極とを備え、前記圧電素子は未焼成の
状態で前記下部電極上に積層した後に、焼成によって形
成されるインクジェットヘッドであって、 前記下部電極は、その幅が前記圧力室の幅より狭く形成
され、前記圧電素子は、その幅が前記下部電極の幅より
大きく形成されて成ることを特徴とするインクジェット
ヘッド。 - 【請求項2】 少なくとも、前記側壁を形成する前記圧
力室形成基板と前記振動板と前記下部電極と前記圧電素
子は、焼成によって一体に構成されることを特徴とする
請求項1記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項3】 前記圧電素子は、下部電極を介して前記
振動板と接合していることを特徴とする請求項1記載の
インクジェットヘッド。
Priority Applications (10)
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