JPH0760960A - インクジェットヘッド - Google Patents
インクジェットヘッドInfo
- Publication number
- JPH0760960A JPH0760960A JP20797293A JP20797293A JPH0760960A JP H0760960 A JPH0760960 A JP H0760960A JP 20797293 A JP20797293 A JP 20797293A JP 20797293 A JP20797293 A JP 20797293A JP H0760960 A JPH0760960 A JP H0760960A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure chamber
- piezoelectric element
- ink
- electrode
- forming member
- Prior art date
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- Granted
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Classifications
-
- 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
Abstract
(57)【要約】
【目的】 クロストークが少なく、記録媒体上にむらの
無い均一な文字や図形を安定的に形成でき、高密度で低
電圧駆動が可能なインクジェットヘッドを提供するこ
と。 【構成】 圧電素子１と、凸状電極２０と、セラミック
ス材料からなる振動板３と、同じくセラミックス材料か
らなる圧力室形成部材４とが上記の順番で積層され一体
に焼成された構成であり、凸状電極２０を印刷する際に
中央部の肉厚を周辺部よりも厚く印刷しておくことによ
って、焼成後において圧電素子１が圧力室５側にたわみ
込んでいために、圧電素子１の収縮力が圧力室形成部材
４の側壁に作用しない構成となっている。
無い均一な文字や図形を安定的に形成でき、高密度で低
電圧駆動が可能なインクジェットヘッドを提供するこ
と。 【構成】 圧電素子１と、凸状電極２０と、セラミック
ス材料からなる振動板３と、同じくセラミックス材料か
らなる圧力室形成部材４とが上記の順番で積層され一体
に焼成された構成であり、凸状電極２０を印刷する際に
中央部の肉厚を周辺部よりも厚く印刷しておくことによ
って、焼成後において圧電素子１が圧力室５側にたわみ
込んでいために、圧電素子１の収縮力が圧力室形成部材
４の側壁に作用しない構成となっている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、入力情報に応じてイン
ク滴を噴射し、記録媒体上に文字や図形をドットにより
形成するオンデマンド型インクジェットヘッドに関す
る。
ク滴を噴射し、記録媒体上に文字や図形をドットにより
形成するオンデマンド型インクジェットヘッドに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】圧電素子の変形によって振動板を変位さ
せ、圧力室内のインク圧力を高めることによってインク
滴を噴射させるインクジェットヘッドは数多く提案され
ているが、中でも一体焼成型のインクジェットヘッドが
近年提案されて来ている。図８は従来の一体焼成型のイ
ンクジェットヘッドの圧力室のインク流れ方向に直角な
断面を示した図である。
せ、圧力室内のインク圧力を高めることによってインク
滴を噴射させるインクジェットヘッドは数多く提案され
ているが、中でも一体焼成型のインクジェットヘッドが
近年提案されて来ている。図８は従来の一体焼成型のイ
ンクジェットヘッドの圧力室のインク流れ方向に直角な
断面を示した図である。
【０００３】これは、セラミックス材料であるグリーン
シートを所定の厚みに圧延した振動板３と、同じくセラ
ミックス材料であるグリーンシートにパンチングやレー
ザー加工によってあらかじめ圧力室５を形成した圧力室
形成部材４を用いて焼成するものであり、圧電素子１、
電極２、振動板３、圧力室形成部材４とを上記の順番で
積層し、一体に焼成するものである。
シートを所定の厚みに圧延した振動板３と、同じくセラ
ミックス材料であるグリーンシートにパンチングやレー
ザー加工によってあらかじめ圧力室５を形成した圧力室
形成部材４を用いて焼成するものであり、圧電素子１、
電極２、振動板３、圧力室形成部材４とを上記の順番で
積層し、一体に焼成するものである。
【０００４】このような一体焼成型インクジェットヘッ
ドでは、圧電素子を所定の大きさに加工形成してその各
々を接着剤によって張り付ける必要がなく、印刷技術に
よってペースト状の圧電素子を塗布し焼成するだけで済
むため、組立工程が極めて簡単になる。また、焼成によ
って一体に構成されているため、接合不良に起因するイ
ンク漏れを確実に防止することができる。
ドでは、圧電素子を所定の大きさに加工形成してその各
々を接着剤によって張り付ける必要がなく、印刷技術に
よってペースト状の圧電素子を塗布し焼成するだけで済
むため、組立工程が極めて簡単になる。また、焼成によ
って一体に構成されているため、接合不良に起因するイ
ンク漏れを確実に防止することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような一体焼成型インクジェットにおいて、つぎに述べ
るような問題が生ずることが判明した。すなわち、従来
の一体焼成型インクジェットヘッドの圧力室のインク流
れ方向に直角な断面である図８に示すように、圧電素子
１の焼成による収縮率が電極２の収縮率よりも大きく、
さらに、圧電素子１の外側の収縮が電極２側の収縮より
も大きいために、焼成後の形状において、圧電素子１の
一部１ａが、振動板３の圧電素子側の境界面３ａを越え
て圧力室５側にたわみ込んでしまう。このことによっ
て、圧電素子に電圧が印加されて収縮する場合に、矢印
Ａのような収縮力が振動板３自体を作用面として発生
し、振動板３を介して圧力室形成部材４の壁４ａ、４ｂ
を矢印Ｃ１、Ｃ２の方向に引き寄せてしまい、そのため
に、各圧力室間において振動による影響を及ぼしあう、
いわゆるクロストーク現象を引き起こしてしまう。さら
に、矢印Ａに示す収縮力が発生する分、振動板３の変位
量Ｂ１が減少してしまう。
ような一体焼成型インクジェットにおいて、つぎに述べ
るような問題が生ずることが判明した。すなわち、従来
の一体焼成型インクジェットヘッドの圧力室のインク流
れ方向に直角な断面である図８に示すように、圧電素子
１の焼成による収縮率が電極２の収縮率よりも大きく、
さらに、圧電素子１の外側の収縮が電極２側の収縮より
も大きいために、焼成後の形状において、圧電素子１の
一部１ａが、振動板３の圧電素子側の境界面３ａを越え
て圧力室５側にたわみ込んでしまう。このことによっ
て、圧電素子に電圧が印加されて収縮する場合に、矢印
Ａのような収縮力が振動板３自体を作用面として発生
し、振動板３を介して圧力室形成部材４の壁４ａ、４ｂ
を矢印Ｃ１、Ｃ２の方向に引き寄せてしまい、そのため
に、各圧力室間において振動による影響を及ぼしあう、
いわゆるクロストーク現象を引き起こしてしまう。さら
に、矢印Ａに示す収縮力が発生する分、振動板３の変位
量Ｂ１が減少してしまう。
【０００６】よって、本発明はかかる課題を解決するも
のであり、その目的とするところは、各圧力室間の振動
の干渉であるクロストークを低減させ、圧電素子あるい
は振動板の変位量を十分確保することによって、インク
滴のスピードと重量を安定させ、記録媒体上にむらの無
い均一な文字や図形を形成することにある。
のであり、その目的とするところは、各圧力室間の振動
の干渉であるクロストークを低減させ、圧電素子あるい
は振動板の変位量を十分確保することによって、インク
滴のスピードと重量を安定させ、記録媒体上にむらの無
い均一な文字や図形を形成することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
ヘッドは、印加信号によって伸縮する圧電素子と、振動
板、圧力室、インク供給流路、インクリザーバ、および
ノズルで構成され、圧電素子の変形によって振動板を変
位させ、圧電素子に対応した圧力室内のインク圧力を高
めることによってノズルからインク滴を噴射させるイン
クジェットヘッドにおいて、圧電素子と、圧電素子に対
応した電極と、セラミックス材料からなる振動板と、複
数の圧力室を形成するセラミックス材料からなる圧力室
形成部材とが上記の順番で積層され一体に焼成されてお
り、圧力室のインク流れ方向に直角な断面における電極
の肉厚に関して、圧力室の中央部に対応する部分の肉厚
が周辺部の肉厚よりも１．２倍以上厚いことを特徴とす
るものである。
ヘッドは、印加信号によって伸縮する圧電素子と、振動
板、圧力室、インク供給流路、インクリザーバ、および
ノズルで構成され、圧電素子の変形によって振動板を変
位させ、圧電素子に対応した圧力室内のインク圧力を高
めることによってノズルからインク滴を噴射させるイン
クジェットヘッドにおいて、圧電素子と、圧電素子に対
応した電極と、セラミックス材料からなる振動板と、複
数の圧力室を形成するセラミックス材料からなる圧力室
形成部材とが上記の順番で積層され一体に焼成されてお
り、圧力室のインク流れ方向に直角な断面における電極
の肉厚に関して、圧力室の中央部に対応する部分の肉厚
が周辺部の肉厚よりも１．２倍以上厚いことを特徴とす
るものである。
【０００８】また、振動板と圧力室形成部材の接合部
で、なおかつ振動板の反接合面を境界面として、圧電素
子が、前記圧力室の外側にあることを特徴とするもので
ある。
で、なおかつ振動板の反接合面を境界面として、圧電素
子が、前記圧力室の外側にあることを特徴とするもので
ある。
【０００９】さらに、圧力室のインク流れ方向に直角な
断面における電極と振動板との間に、圧力室の中央部に
対応する部分の肉厚の方が周辺部の肉厚よりも１．２倍
以上厚い形状の部材を設けてあることを特徴とするもの
である。
断面における電極と振動板との間に、圧力室の中央部に
対応する部分の肉厚の方が周辺部の肉厚よりも１．２倍
以上厚い形状の部材を設けてあることを特徴とするもの
である。
【００１０】
【作用】本発明の作用を圧力室のインク流れ方向に直角
な断面を示す図９を用いて説明する。凸状電極２０は圧
力室５の中央部に対応する部分を肉厚にしてあるため、
圧電素子１が、振動板３の圧電素子側の境界面を越え
て、圧力室５側にたわみ込まない構成なっており、この
ことによって、圧電素子１の収縮力Ａが圧力室形成部材
４の壁４ａ、４ｂに作用することがない。また、圧電素
子１によって発生する力は大部分が振動板３を変形させ
ることに働き、振動板３の変位量Ｂ２は図８における振
動板３の変位量Ｂ１よりも大きな値となる。
な断面を示す図９を用いて説明する。凸状電極２０は圧
力室５の中央部に対応する部分を肉厚にしてあるため、
圧電素子１が、振動板３の圧電素子側の境界面を越え
て、圧力室５側にたわみ込まない構成なっており、この
ことによって、圧電素子１の収縮力Ａが圧力室形成部材
４の壁４ａ、４ｂに作用することがない。また、圧電素
子１によって発生する力は大部分が振動板３を変形させ
ることに働き、振動板３の変位量Ｂ２は図８における振
動板３の変位量Ｂ１よりも大きな値となる。
【００１１】よって、各圧力室間の振動の干渉であるク
ロストークを低減させることができるとともに、なおか
つ、振動板の変位量を増加させ、インクの排除効率を高
めることができる。
ロストークを低減させることができるとともに、なおか
つ、振動板の変位量を増加させ、インクの排除効率を高
めることができる。
【００１２】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説
明する。
明する。
【００１３】図１は本発明のインクジェットヘッドにお
ける主要部分を示す図であり、圧力室のインク流れ方向
に直角な面で切断した断面において凸状電極２０の形状
を示すものある。図２は本発明のインクジェットヘッド
の全体を示す外観斜視図であり、１６ノズルを縦２列に
構成にした圧力発生ユニット５０を３ユニットと流路ユ
ニット７０を用いたインクジェットヘッド１００である
が、ノズルの数、列数、およびユニットの構成はどのよ
うな組合せでも限定されるものではない。
ける主要部分を示す図であり、圧力室のインク流れ方向
に直角な面で切断した断面において凸状電極２０の形状
を示すものある。図２は本発明のインクジェットヘッド
の全体を示す外観斜視図であり、１６ノズルを縦２列に
構成にした圧力発生ユニット５０を３ユニットと流路ユ
ニット７０を用いたインクジェットヘッド１００である
が、ノズルの数、列数、およびユニットの構成はどのよ
うな組合せでも限定されるものではない。
【００１４】図３は本発明のインクジェットヘッドの分
解斜視図であって、複数の圧電素子１、凸状電極２０、
振動板３、圧電素子１に対応する複数の圧力室５を有す
る圧力室形成部材４および圧力室形成蓋部材６とによっ
て構成された圧力発生ユニット５０と、複数のインク供
給孔１１ａを有するインク供給部形成部材１１、インク
リザーバ室１２ａを有するインクリザーバ室形成部材１
２、複数のノズル１３ａを有するノズル形成部材１３と
によって構成された流路ユニット７０があり、両ユニッ
トが接着剤により接合されている。
解斜視図であって、複数の圧電素子１、凸状電極２０、
振動板３、圧電素子１に対応する複数の圧力室５を有す
る圧力室形成部材４および圧力室形成蓋部材６とによっ
て構成された圧力発生ユニット５０と、複数のインク供
給孔１１ａを有するインク供給部形成部材１１、インク
リザーバ室１２ａを有するインクリザーバ室形成部材１
２、複数のノズル１３ａを有するノズル形成部材１３と
によって構成された流路ユニット７０があり、両ユニッ
トが接着剤により接合されている。
【００１５】接合方法は、スクリーン印刷法、転写法等
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形成し
たものを用いることも可能である。この場合、接着方法
としては、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、加
熱圧着を行う。
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形成し
たものを用いることも可能である。この場合、接着方法
としては、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、加
熱圧着を行う。
【００１６】圧力発生ユニット５０は、焼成で一体に形
成されるが、まず一般的な工程を図４の（ａ）から
（ｃ）に示す。図４の（ａ）において振動板３と、パン
チングによって圧力室５となる部分を形成した圧力室形
成部材４と、圧力室形成蓋部材６をアルミナ、ジルコニ
ア等のセラミックス材料であ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。セラミックス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種以上を主成分とする材
料である。次に図４の（ｂ）において電極２の材料を印
刷によって圧力室５に対応する部分に形成し、焼成す
る。電極２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１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１の材料とし
ては、ジルコン酸チタン酸鉛、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。
成されるが、まず一般的な工程を図４の（ａ）から
（ｃ）に示す。図４の（ａ）において振動板３と、パン
チングによって圧力室５となる部分を形成した圧力室形
成部材４と、圧力室形成蓋部材６をアルミナ、ジルコニ
ア等のセラミックス材料であ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。セラミックス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種以上を主成分とする材
料である。次に図４の（ｂ）において電極２の材料を印
刷によって圧力室５に対応する部分に形成し、焼成す
る。電極２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１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１の材料とし
ては、ジルコン酸チタン酸鉛、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。
【００１７】しかし以上のような工程でヘッドを焼成す
ると図８のように、圧電素子１の一部１ａが、振動板３
の圧電素子側面３ａを境界として、圧力室５側にたわみ
込んでしまう。これは、圧電素子１の焼成による収縮率
が電極２の収縮率よりも大きく、さらに、圧電素子１の
外側の収縮が電極２側の収縮よりも大きいために必然的
に発生してしまうものである。
ると図８のように、圧電素子１の一部１ａが、振動板３
の圧電素子側面３ａを境界として、圧力室５側にたわみ
込んでしまう。これは、圧電素子１の焼成による収縮率
が電極２の収縮率よりも大きく、さらに、圧電素子１の
外側の収縮が電極２側の収縮よりも大きいために必然的
に発生してしまうものである。
【００１８】上記のような圧力室方向へのたわみは後述
するような不具合を引き起こすため、本発明において
は、以下に述べるような方法によって解決している。つ
まり、図５の（ｂ）に示すように凸状電極２０を印刷す
る際に中央部の肉厚を周辺部よりも厚く印刷しておいて
焼成し、最後に図５の（ｃ）において圧電素子１の材料
を同じく印刷によって形成し、焼成して仕上げる。これ
によって、焼成後において圧電素子１が圧力室５側にた
わみ込まない圧力発生ユニットを得ることができるもの
である。凸状電極２０を図のように塗布するには、いっ
たん通常の厚みに電極材料を塗布した後、中央部にのみ
もう一度電極材料を塗布することによって可能である。
電極の厚みばらつきは２０％以下であるため、中央部の
肉厚を周辺部の肉厚よりも少なくとも１．２倍以上にす
ることによって、圧電素子１のたわみの傾向を緩和する
ことが可能である。
するような不具合を引き起こすため、本発明において
は、以下に述べるような方法によって解決している。つ
まり、図５の（ｂ）に示すように凸状電極２０を印刷す
る際に中央部の肉厚を周辺部よりも厚く印刷しておいて
焼成し、最後に図５の（ｃ）において圧電素子１の材料
を同じく印刷によって形成し、焼成して仕上げる。これ
によって、焼成後において圧電素子１が圧力室５側にた
わみ込まない圧力発生ユニットを得ることができるもの
である。凸状電極２０を図のように塗布するには、いっ
たん通常の厚みに電極材料を塗布した後、中央部にのみ
もう一度電極材料を塗布することによって可能である。
電極の厚みばらつきは２０％以下であるため、中央部の
肉厚を周辺部の肉厚よりも少なくとも１．２倍以上にす
ることによって、圧電素子１のたわみの傾向を緩和する
ことが可能である。
【００１９】流路ユニット７０は図３、および圧力室の
インク流れ方向に平行な面での断面図である図６に示す
ように、複数のインク供給孔１１ａを有するインク供給
部形成部材１１、インクリザーバ室１２ａを有するイン
クリザーバ室形成部材１２、複数のノズル１３ａを有す
るノズル形成部材１３とによって構成されており、イン
ク供給孔１１ａはインクリザーバ室１２ａと圧力室５を
連通させる位置にある。圧力室５とノズル１３ａを結ぶ
流路は、圧力室形成蓋部材６、インク供給部形成部材１
１、インクリザーバ室形成部材１２の各々に連通孔を設
けて形成してある。また、インクリザーバ室１２ａはイ
ンク導入部１４（図３）とインク供給孔１１ａを連通す
る形状にしてある。インク供給部形成部材１１、ノズル
形成部材１３はプレス加工、あるいはエッチング加工に
よりステンレス板を加工したものであるが、他の金属、
セラミックス、ガラス、シリコン、プラスチックから選
択される少なくとも一つの材料で構成することも可能で
あり、それぞれの部材の加工方法としては、プレス、エ
ッチング、電鋳、レーザー加工等がある。いずれにして
もインク供給部形成部材１１とノズル形成部材１３は比
較的ヤング率の高い材料である。これに対してインクリ
ザーバ室形成部材１２は上記の金属、セラミックス、ガ
ラス、シリコンでも構成可能であるが、他にポリイミ
ド、ポリアミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のプ
ラスチックやフィルム状接着剤あるいはペースト状接着
剤でも構成可能である。形成法としては、プラスチック
あるいはフィルム状接着剤の場合には射出成形やプレス
加工によって形成し、ペースト状接着剤の場合にはスク
リーン印刷法、転写法によって形成する。流路ユニット
としての接合の方法は、インクリザーバ室形成部材１２
が接着性の部材でない場合には、他にフィルム状接着剤
あるいはペースト状接着剤を用いて図示しない位置出し
治具により、インク供給部形成部材１１、接着剤、イン
クリザーバ室形成部材１２、接着剤、ノズル形成部材１
３の順番で積層し、加熱圧着あるいは圧着のみによって
接合する。インクリザーバ室形成部材１２が接着性の部
材の場合にはインク供給部形成部材１１、インクリザー
バ室形成部材１２、ノズル形成部材１３の順番で積層
し、同様に加熱圧着あるいは圧着のみによって接合す
る。
インク流れ方向に平行な面での断面図である図６に示す
ように、複数のインク供給孔１１ａを有するインク供給
部形成部材１１、インクリザーバ室１２ａを有するイン
クリザーバ室形成部材１２、複数のノズル１３ａを有す
るノズル形成部材１３とによって構成されており、イン
ク供給孔１１ａはインクリザーバ室１２ａと圧力室５を
連通させる位置にある。圧力室５とノズル１３ａを結ぶ
流路は、圧力室形成蓋部材６、インク供給部形成部材１
１、インクリザーバ室形成部材１２の各々に連通孔を設
けて形成してある。また、インクリザーバ室１２ａはイ
ンク導入部１４（図３）とインク供給孔１１ａを連通す
る形状にしてある。インク供給部形成部材１１、ノズル
形成部材１３はプレス加工、あるいはエッチング加工に
よりステンレス板を加工したものであるが、他の金属、
セラミックス、ガラス、シリコン、プラスチックから選
択される少なくとも一つの材料で構成することも可能で
あり、それぞれの部材の加工方法としては、プレス、エ
ッチング、電鋳、レーザー加工等がある。いずれにして
もインク供給部形成部材１１とノズル形成部材１３は比
較的ヤング率の高い材料である。これに対してインクリ
ザーバ室形成部材１２は上記の金属、セラミックス、ガ
ラス、シリコンでも構成可能であるが、他にポリイミ
ド、ポリアミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のプ
ラスチックやフィルム状接着剤あるいはペースト状接着
剤でも構成可能である。形成法としては、プラスチック
あるいはフィルム状接着剤の場合には射出成形やプレス
加工によって形成し、ペースト状接着剤の場合にはスク
リーン印刷法、転写法によって形成する。流路ユニット
としての接合の方法は、インクリザーバ室形成部材１２
が接着性の部材でない場合には、他にフィルム状接着剤
あるいはペースト状接着剤を用いて図示しない位置出し
治具により、インク供給部形成部材１１、接着剤、イン
クリザーバ室形成部材１２、接着剤、ノズル形成部材１
３の順番で積層し、加熱圧着あるいは圧着のみによって
接合する。インクリザーバ室形成部材１２が接着性の部
材の場合にはインク供給部形成部材１１、インクリザー
バ室形成部材１２、ノズル形成部材１３の順番で積層
し、同様に加熱圧着あるいは圧着のみによって接合す
る。
【００２０】図１０は電極部分を示す斜視図である。圧
電素子１の上層には共通電極８０があり、下層には駆動
信号を伝達するための複数の凸状電極２０がある。ま
た、電極８２を共通電極８０と信号線８５を結ぶために
形成してある。図１１は図１０のＧ−Ｇ線における断面
図であり、絶縁層８１を形成した後共通電極８０を形成
してある。共通電極８０は同時焼成の他にスパッタある
いは蒸着によっても形成できる。
電素子１の上層には共通電極８０があり、下層には駆動
信号を伝達するための複数の凸状電極２０がある。ま
た、電極８２を共通電極８０と信号線８５を結ぶために
形成してある。図１１は図１０のＧ−Ｇ線における断面
図であり、絶縁層８１を形成した後共通電極８０を形成
してある。共通電極８０は同時焼成の他にスパッタある
いは蒸着によっても形成できる。
【００２１】図１２は第２の実施例の図１０のＧ−Ｇ線
における断面図であり、凸状電極２０を共通電極とし、
電極８３を個別の電極とした例である。この場合にも電
極８３は焼成あるいはスパッタ、蒸着によって形成する
ことができる。
における断面図であり、凸状電極２０を共通電極とし、
電極８３を個別の電極とした例である。この場合にも電
極８３は焼成あるいはスパッタ、蒸着によって形成する
ことができる。
【００２２】かかる構成において、図示しないインクカ
ートリッジから導かれたインクは図３におけるインク導
入部１４、インクリザーバ室１２ａを通過し、インク供
給孔１１ａから圧力室５に到達する。初期的にはノズル
からの吸引等による補助的な手段を用いることもある
が、いったん充填された後は流路自体の毛細管力によっ
て随時補給される。印字動作が行なわれる場合は、図示
しない駆動回路から信号線８５を介して、入力信号に応
じた１５〜５０Ｖの電圧が圧電素子１に印加される。図
７は圧力室の周辺部を一部透視した斜視図である。圧電
素子１は湾曲線５ａのように変位し、変形可能な振動板
３をたわませることにより圧力室５内のインクを加圧す
る。圧力室５内のインクはこれに応じてノズル１３ａお
よびインク供給孔１１ａの方向に瞬間的に移動するが、
ノズル１３ａからは外部に向けてインク滴が噴射する。
圧電素子１が湾曲線５ａと反対の方向に変位する際には
圧力室５内にインクが流入し、つぎの噴射のための態勢
を整える。以上の動作を繰り返すことにより継続した記
録が可能となる。
ートリッジから導かれたインクは図３におけるインク導
入部１４、インクリザーバ室１２ａを通過し、インク供
給孔１１ａから圧力室５に到達する。初期的にはノズル
からの吸引等による補助的な手段を用いることもある
が、いったん充填された後は流路自体の毛細管力によっ
て随時補給される。印字動作が行なわれる場合は、図示
しない駆動回路から信号線８５を介して、入力信号に応
じた１５〜５０Ｖの電圧が圧電素子１に印加される。図
７は圧力室の周辺部を一部透視した斜視図である。圧電
素子１は湾曲線５ａのように変位し、変形可能な振動板
３をたわませることにより圧力室５内のインクを加圧す
る。圧力室５内のインクはこれに応じてノズル１３ａお
よびインク供給孔１１ａの方向に瞬間的に移動するが、
ノズル１３ａからは外部に向けてインク滴が噴射する。
圧電素子１が湾曲線５ａと反対の方向に変位する際には
圧力室５内にインクが流入し、つぎの噴射のための態勢
を整える。以上の動作を繰り返すことにより継続した記
録が可能となる。
【００２３】つぎに、従来の一体焼成型インクジェット
ヘッドについて説明する。まず図８は従来の一体焼成型
インクジェットヘッドの圧力室のインク流れ方向に直角
な断面を示した図である。圧電素子１と電極２は焼成に
よる収縮率が異なるために、圧電素子１の一部１ａが、
振動板３の圧電素子側面３ａを境界として、圧力室５側
に存在してしまうために、圧電素子に電圧が印加されて
収縮する場合に、矢印Ａのような収縮力が振動板３自体
を作用面として発生し、振動板３を介して圧力室形成部
材４の壁４ａ、４ｂを矢印Ｃ１、Ｃ２の方向に引き寄せ
てしまう。そのために、各圧力室間において振動による
影響を及ぼしあい、いわゆるクロストーク現象を引き起
こしてしまう。実際のヘッドにおける具体的な現象とし
ては、単独の圧電素子が駆動される場合と隣会う複数の
圧電素子が駆動される場合とでは、インクスピードある
いは、噴射されるインク量において、１．５倍程度の差
が発生する。また、振動板３の変位量においても２倍に
近い差が生ずる。
ヘッドについて説明する。まず図８は従来の一体焼成型
インクジェットヘッドの圧力室のインク流れ方向に直角
な断面を示した図である。圧電素子１と電極２は焼成に
よる収縮率が異なるために、圧電素子１の一部１ａが、
振動板３の圧電素子側面３ａを境界として、圧力室５側
に存在してしまうために、圧電素子に電圧が印加されて
収縮する場合に、矢印Ａのような収縮力が振動板３自体
を作用面として発生し、振動板３を介して圧力室形成部
材４の壁４ａ、４ｂを矢印Ｃ１、Ｃ２の方向に引き寄せ
てしまう。そのために、各圧力室間において振動による
影響を及ぼしあい、いわゆるクロストーク現象を引き起
こしてしまう。実際のヘッドにおける具体的な現象とし
ては、単独の圧電素子が駆動される場合と隣会う複数の
圧電素子が駆動される場合とでは、インクスピードある
いは、噴射されるインク量において、１．５倍程度の差
が発生する。また、振動板３の変位量においても２倍に
近い差が生ずる。
【００２４】これに対して、本発明のインクジェットヘ
ッドは、圧力室のインク流れ方向に直角な断面を示した
図９に示すように、凸状電極２０を印刷時に中央部を厚
く塗布しておいて焼成することによって、圧電素子１の
収縮力Ａが圧力室形成部材４の壁４ａ、４に作用しない
構成であるため、圧電素子１、凸状電極２０、振動板３
の組合せによって発生する変位量は十分大きなものとな
る。例えば、電極として必要な厚み５μｍに対して、本
実施例では電極の中央部の厚みを１５μｍから３０μｍ
の厚みにしておくことによって、目的が達成できる。ま
た、本実施例においては振動板の変位効率を上げるため
に、圧力室の幅Ｗｐに対する電極の幅Ｗｅの比、Ｗｅ／
Ｗｐを０．８以上、できれば０．９前後にしてある。通
常は圧力室の幅に対して、電極の幅ではなく圧電素子の
幅を最適化するが、本実施例の場合には圧電素子の幅と
して機能する幅は電極の幅であるため、上記のように圧
力室の幅に対する電極の幅の比として設定してある。よ
って、圧電素子の幅は少なくとも電極の幅よりも広くな
くてはならないが、凸状電極２０とそれに対応する共通
電極８０（第２の実施例の場合には電極８３）との電気
的なショートを防止する目的においても、圧電素子１に
おけるオーバーハング部１ｂを有している。本実施例の
具体的なディメンジョンとしては、圧電素子１の厚さを
３０μｍ、凸状電極２０の中央部の厚さを１５μｍ、周
辺部の厚さを５μｍ、振動板３の厚さを１０μｍとして
構成してあるが、変位量として、対策前の０．１μｍに
対し対策後は０．２μｍを実現できた。また、クロスト
ークの影響としては１０％以下となり、対策なしの場合
の３０％〜６０％に比べて大幅に改良された。
ッドは、圧力室のインク流れ方向に直角な断面を示した
図９に示すように、凸状電極２０を印刷時に中央部を厚
く塗布しておいて焼成することによって、圧電素子１の
収縮力Ａが圧力室形成部材４の壁４ａ、４に作用しない
構成であるため、圧電素子１、凸状電極２０、振動板３
の組合せによって発生する変位量は十分大きなものとな
る。例えば、電極として必要な厚み５μｍに対して、本
実施例では電極の中央部の厚みを１５μｍから３０μｍ
の厚みにしておくことによって、目的が達成できる。ま
た、本実施例においては振動板の変位効率を上げるため
に、圧力室の幅Ｗｐに対する電極の幅Ｗｅの比、Ｗｅ／
Ｗｐを０．８以上、できれば０．９前後にしてある。通
常は圧力室の幅に対して、電極の幅ではなく圧電素子の
幅を最適化するが、本実施例の場合には圧電素子の幅と
して機能する幅は電極の幅であるため、上記のように圧
力室の幅に対する電極の幅の比として設定してある。よ
って、圧電素子の幅は少なくとも電極の幅よりも広くな
くてはならないが、凸状電極２０とそれに対応する共通
電極８０（第２の実施例の場合には電極８３）との電気
的なショートを防止する目的においても、圧電素子１に
おけるオーバーハング部１ｂを有している。本実施例の
具体的なディメンジョンとしては、圧電素子１の厚さを
３０μｍ、凸状電極２０の中央部の厚さを１５μｍ、周
辺部の厚さを５μｍ、振動板３の厚さを１０μｍとして
構成してあるが、変位量として、対策前の０．１μｍに
対し対策後は０．２μｍを実現できた。また、クロスト
ークの影響としては１０％以下となり、対策なしの場合
の３０％〜６０％に比べて大幅に改良された。
【００２５】図１３は本発明の第３の実施例であり、電
極２と振動板３との間に中央部の肉厚が周辺部よりも厚
い形状の部材３０を設けたものである。
極２と振動板３との間に中央部の肉厚が周辺部よりも厚
い形状の部材３０を設けたものである。
【００２６】この場合における圧力発生ユニットの一体
焼成の工程を図１４の（ａ）から（ｄ）に示す。まず、
図１４の（ａ）において、振動板３と、パンチングによ
って圧力室５となる部分を形成した圧力室形成部材４
と、圧力室形成蓋部材６をアルミナ、ジルコニア等のセ
ラミックス材料であ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。つぎ
に、第３の実施例の特徴である図４の（ｂ）において、
中央部の肉厚が周辺部よりも厚い形状の部材３０を印刷
によって圧力室５に対応する部分に形成し、焼成する。
部材３０は焼成によって振動板３と電極２に対して接着
力を発生できるものであればどのような材質でもかまわ
ない。さらに、図１４の（ｃ）において電極２の材料を
印刷によって圧力室５に対応する部分に形成し、焼成
し、最後に図１４の（ｄ）において圧電素子１の材料を
同じく印刷によって形成し、焼成して仕上げる。
焼成の工程を図１４の（ａ）から（ｄ）に示す。まず、
図１４の（ａ）において、振動板３と、パンチングによ
って圧力室５となる部分を形成した圧力室形成部材４
と、圧力室形成蓋部材６をアルミナ、ジルコニア等のセ
ラミックス材料であ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。つぎ
に、第３の実施例の特徴である図４の（ｂ）において、
中央部の肉厚が周辺部よりも厚い形状の部材３０を印刷
によって圧力室５に対応する部分に形成し、焼成する。
部材３０は焼成によって振動板３と電極２に対して接着
力を発生できるものであればどのような材質でもかまわ
ない。さらに、図１４の（ｃ）において電極２の材料を
印刷によって圧力室５に対応する部分に形成し、焼成
し、最後に図１４の（ｄ）において圧電素子１の材料を
同じく印刷によって形成し、焼成して仕上げる。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、電極の中央部の厚みを
周辺部よりも厚くすることによって、圧電素子の収縮力
が圧力室形成部材の側壁に作用しない構成にできるた
め、各圧力室間の振動の干渉であるクロストークを低減
させることができ、インク噴射の安定性を増加させるこ
とができる。
周辺部よりも厚くすることによって、圧電素子の収縮力
が圧力室形成部材の側壁に作用しない構成にできるた
め、各圧力室間の振動の干渉であるクロストークを低減
させることができ、インク噴射の安定性を増加させるこ
とができる。
【００２８】また、圧力室形成部材の側壁の厚みを最小
限にできるため、より高密化が可能となるものである。
限にできるため、より高密化が可能となるものである。
【００２９】さらに、振動板の変位を十分に確保でき、
駆動電圧を最小限にすることができるインクジェットヘ
ッドを実現できるものである。
駆動電圧を最小限にすることができるインクジェットヘ
ッドを実現できるものである。
【図１】 本発明の第１の実施例の圧力室のインク流れ
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。
【図２】 本発明の外観を示す斜視図である。
【図３】 本発明の構成を示す分解斜視図である。
【図４】 従来の一体焼成型インクジェットヘッドの製
造工程を示す図である。
造工程を示す図である。
【図５】 本発明の第１の実施例の製造工程を示す図で
ある。
ある。
【図６】 本発明の圧力室のインク流れ方向に平行な面
における断面図である
における断面図である
【図７】 本発明の圧力室の周辺部を一部透視した斜視
図である。
図である。
【図８】 従来の一体焼成型インクジェットヘッドの圧
力室のインク流れ方向に直角な面における断面図であ
る。
力室のインク流れ方向に直角な面における断面図であ
る。
【図９】 本発明の第１の実施例の圧力室のインク流れ
方向に直角な面における作用を示す断面図である。
方向に直角な面における作用を示す断面図である。
【図１０】 本発明の電極部分を示す斜視図である。
【図１１】 本発明の第１の実施例の電極の構成を示す
図で、図１０のＧ―Ｇ線における断面図である。
図で、図１０のＧ―Ｇ線における断面図である。
【図１２】 本発明の第２の実施例の電極の構成を示す
図で、図１０のＧ―Ｇ線における断面図である。
図で、図１０のＧ―Ｇ線における断面図である。
【図１３】 本発明の第３の実施例の圧力室のインク流
れ方向に直角な面における断面図である。
れ方向に直角な面における断面図である。
【図１４】 本発明の第３の実施例の製造工程を示す図
である。
である。
１ 圧電素子 ２ 電極 ３ 振動板 ４ 圧力室形成部材 ５ 圧力室 １１ インク供給部形成部材 １２ インクリザーバ室形成部材 １３ ノズル形成部材 １３ａ ノズル １４ インク導入部 ２０ 凸状電極 ５０ 圧力発生ユニット ７０ 圧力発生室形成部材 １００ インクジェットヘッド
Claims (3)
- 【請求項１】 印加信号によって伸縮する圧電素子と、
振動板、圧力室、インク供給流路、インクリザーバ、お
よびノズルで構成され、前記圧電素子の変形によって前
記振動板を変位させ、前記圧電素子に対応した前記圧力
室内のインク圧力を高めることによって前記ノズルから
インク滴を噴射させるインクジェットヘッドにおいて、 前記圧電素子と、前記圧電素子に対応した電極と、セラ
ミックス材料からなる前記振動板と、複数の前記圧力室
を形成するセラミックス材料からなる圧力室形成部材と
が上記の順番で積層され一体に焼成されており、 前記圧力室のインク流れ方向に直角な断面における前記
電極の肉厚に関して、前記圧力室の中央部に対応する部
分の肉厚が周辺部の肉厚よりも１．２倍以上厚いことを
特徴とするインクジェットヘッド。 - 【請求項２】 前記振動板と前記圧力室形成部材の接合
部で、なおかつ前記振動板の反接合面を境界面として、 前記圧電素子が、前記圧力室の外側にあることを特徴と
する請求項１記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項３】 印加信号によって伸縮する圧電素子と、
振動板、圧力室、インク供給流路、インクリザーバ、お
よびノズルで構成され、前記圧電素子の変形によって前
記振動板を変位させ、前記圧電素子に対応した前記圧力
室内のインク圧力を高めることによって前記ノズルから
インク滴を噴射させるインクジェットヘッドにおいて、 前記圧電素子と、前記圧電素子に対応した電極と、セラ
ミックス材料からなる前記振動板と、複数の前記圧力室
を形成するセラミックス材料からなる圧力室形成部材と
が上記の順番で積層され一体に焼成されており、 前記圧力室のインク流れ方向に直角な断面における前記
電極と前記振動板との間に、前記圧力室の中央部に対応
する部分の肉厚の方が周辺部の肉厚よりも１．２倍以上
厚い形状の部材を設けてあることを特徴とするインクジ
ェットヘッド。
Priority Applications (11)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20797293A JP3250332B2 (ja) | 1993-08-23 | 1993-08-23 | インクジェットヘッド |
| IT94TO000672A IT1268870B1 (it) | 1993-08-23 | 1994-08-19 | Testa di registrazione a getto d'inchiostro e procedimento per la sua fabbricazione. |
| GB9417126A GB2282992B (en) | 1993-08-23 | 1994-08-23 | Ink jet recording head and method of manufacturing the same |
| US08/294,352 US5856837A (en) | 1993-08-23 | 1994-08-23 | Ink jet recording head with vibrating element having greater width than drive electrode |
| DE4429904A DE4429904C2 (de) | 1993-08-23 | 1994-08-23 | Tintenstrahldruckkopf und Verfahren zu seiner Herstellung |
| DE4447817A DE4447817C2 (de) | 1993-08-23 | 1994-08-23 | Tintenstrahldruckkopf |
| FR9410209A FR2709266B1 (fr) | 1993-08-23 | 1994-08-23 | Tête d'enregistrement à jets d'encre et son procédé de fabrication. |
| SG1996005985A SG49098A1 (en) | 1993-08-23 | 1994-08-23 | Ink jet recording head and method of manufacturing the same |
| US08/660,958 US5956829A (en) | 1993-08-23 | 1996-06-12 | Method of manufacturing an ink jet recording head |
| HK98103465A HK1004601A1 (en) | 1993-08-23 | 1998-04-24 | Ink jet recording head and method of manufacturing the same |
| US09/324,057 US6334673B1 (en) | 1993-08-23 | 1999-06-02 | Ink jet print head with plural electrodes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20797293A JP3250332B2 (ja) | 1993-08-23 | 1993-08-23 | インクジェットヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0760960A true JPH0760960A (ja) | 1995-03-07 |
| JP3250332B2 JP3250332B2 (ja) | 2002-01-28 |
Family
ID=16548561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20797293A Expired - Lifetime JP3250332B2 (ja) | 1993-08-23 | 1993-08-23 | インクジェットヘッド |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3250332B2 (ja) |
| SG (1) | SG49098A1 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5997134A (en) * | 1995-06-15 | 1999-12-07 | Minolta Co., Ltd. | Ink jet head and recording apparatus having concave portions |
| JP2000006395A (ja) * | 1998-06-24 | 2000-01-11 | Seiko Epson Corp | インクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置 |
| US6198203B1 (en) | 1996-04-12 | 2001-03-06 | Minolta Co., Ltd. | Piezoelectric vibrating member and its producing process |
| US6334672B1 (en) | 1996-04-18 | 2002-01-01 | Minolta Co., Ltd. | Inkjet recording head having a driving source attached by a chamfered adhesive layer |
| US6467137B1 (en) | 1998-09-17 | 2002-10-22 | Nec Corporation | Method of manufacturing an ink jet recording head |
| US6478412B1 (en) | 1999-01-22 | 2002-11-12 | Kansai Research Institute | Piezoelectric thin film device, its production method, and ink-jet recording head |
| JP2007112054A (ja) * | 2005-10-21 | 2007-05-10 | Brother Ind Ltd | インクジェットヘッド |
| US7654649B2 (en) | 2004-06-29 | 2010-02-02 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Liquid delivering device |
-
1993
- 1993-08-23 JP JP20797293A patent/JP3250332B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-08-23 SG SG1996005985A patent/SG49098A1/en unknown
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5997134A (en) * | 1995-06-15 | 1999-12-07 | Minolta Co., Ltd. | Ink jet head and recording apparatus having concave portions |
| US6198203B1 (en) | 1996-04-12 | 2001-03-06 | Minolta Co., Ltd. | Piezoelectric vibrating member and its producing process |
| US6334672B1 (en) | 1996-04-18 | 2002-01-01 | Minolta Co., Ltd. | Inkjet recording head having a driving source attached by a chamfered adhesive layer |
| JP2000006395A (ja) * | 1998-06-24 | 2000-01-11 | Seiko Epson Corp | インクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置 |
| US6467137B1 (en) | 1998-09-17 | 2002-10-22 | Nec Corporation | Method of manufacturing an ink jet recording head |
| US6478412B1 (en) | 1999-01-22 | 2002-11-12 | Kansai Research Institute | Piezoelectric thin film device, its production method, and ink-jet recording head |
| US7654649B2 (en) | 2004-06-29 | 2010-02-02 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Liquid delivering device |
| JP2007112054A (ja) * | 2005-10-21 | 2007-05-10 | Brother Ind Ltd | インクジェットヘッド |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3250332B2 (ja) | 2002-01-28 |
| SG49098A1 (en) | 1998-05-18 |
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