JPH09131868A - 積層型インクジェット式記録ヘッド用アクチュエータユニット、このアクチュエータユニットを用いた積層型インクジェット式記録ヘッド、及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 同一直線上に位置する多数ノズルの記録ヘッ
ドを実現できるアクチュエータユニットを提供するこ
と。 【解決手段】 表面に圧電振動子４を有して振動部材を
形成する第１の蓋部材１と、蓋部材１により一方の面が
封止されて圧力発生室２を形成するスペーサ５と、圧力
発生室２をその一端で流路ユニットのノズル開口と連通
させるインク吐出口７、及び圧力発生室２の他端で流路
ユニットの共通のインク室と連通させるインク流入口８
とを備えた第２の蓋部材６を積層して固定するととも
に、圧力発生室２のピッチＰ１をノズル開口の配列ピッ
チＰ２と同じか、それ以下に設定し、また端面に位置す
る圧力発生室２の端面側の隔壁の幅Ｗ１、Ｗ２を圧力発
生室２の幅Ｗ４以上で、かつノズル開口の配列ピッチＰ
２の１／２以下とし、２つのアクチュエータユニットの
接合部で隣接する圧力発生室の距離増加分を隔壁程度に
納める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧電振動子により膨
張、収縮する圧力発生室、インク流入口、及びインク吐
出口を備え、共通のインク室及びノズル開口が形成され
た流路ユニットに積層されて記録ヘッドに構成するのに
適した積層型インクジェット式記録ヘッド用のアクチュ
エータユニット、及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、特開平6-40035号公報に示され
たように圧力発生室を構成している弾性板の一部領域に
圧電振動子を貼着し、圧電振動子のたわみ変位により圧
力室の容積を変化させてインク滴を発生させるインクジ
ェット式記録ヘッドは、圧力発生室の広い面積を変位さ
せることが可能なため、インク滴を安定して発生させる
ことができるという特徴を備えている。

【０００３】このような記録ヘッドにおいても印刷速度
の向上を図るため、１つの記録ヘッドに多数のノズル開
口を配設することが検討されているが、多数のノズルを
単一のヘッドとして構成した場合には、歩留まりが極め
て悪くなるため、図９に示したように複数のアクチュエ
ータユニットＡ，Ｂ，Ｃを、ノズル開口や共通のインク
室が形成された流路ユニットＤに千鳥状に固定すること
も検討されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、カラー
印刷のように最低でも３列のノズル開口列を必要とする
カラー印刷用の記録ヘッドを構成しようとした場合に
は、記録ヘッドの幅が大きくなるばかりでなく、同一列
を印刷すべきノズル開口の位置がキャリッジ移動方向に
ずれているため、インク吐出タイミングの制御が複雑に
なるという問題がある。

【０００５】本発明はこのような問題に鑑みてなさたも
のであって、その目的とするところは紙送り方向に直線
状に複数、配置することができる積層型インクジェット
式記録ヘッド用のアクチュエータユニットを提供するこ
とである。

【０００６】また本発明の第２の目的は、上記アクチュ
エータユニットを用いた積層型インクジェット式記録ヘ
ッドを提供することである。

【０００７】また本発明の第３の目的は、上記アクチュ
エータユニットの製造方法を提案することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては、表面に圧電振動子を有して
振動部材を形成する第１の蓋部材と、前記蓋部材により
一方の面が封止されて圧力発生室を形成するスペーサ
と、前記圧力発生室をその一端で流路ユニットのノズル
開口と連通させるインク吐出口、及び前記圧力発生室の
他端で前記流路ユニットの共通のインク室と連通させる
インク流入口とを備えた第２の蓋部材を積層して固定す
るとともに、前記圧力発生室のピッチを前記ノズル開口
の配列ピッチと以下に設定し、また端面に位置する圧力
発生室の端面側の隔壁の幅を隣接する圧力発生室の隔壁
の幅と同等以上で、かつ前記ノズル開口の配列ピッチの
１／２以下とするようにした。

【０００９】

【作用】２つのアクチュエータユニットの接合線を挟む
２つの圧力発生室を隔てる距離が圧力発生室を区画する
隔壁程度増加するだけであるから、これら圧力発生室に
連通すべきノズル開口は、少なくとも圧力発生室に対向
する位置に存在することになるから、圧力発生室とノズ
ル開口を接続する流路ユニットのノズル連通孔を若干ず
らせれば、インク滴を吐出させることができる流路条件
で接続することが可能となる。

【００１０】

【実施例】そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例
に基づいて説明する。図１、図２は、それぞれ本発明の
一実施例を示すものであって、図中符号１は第１の蓋板
で、厚さ９μｍ程度のジルコニアの薄板から構成され、
その表面に後述する圧力発生室２、２’に対向するよう
に駆動電極３、３’を形成し、その上にＰＺＴ等からな
る圧電振動子４、４’が固定されている。

【００１１】５は、前述の圧力発生室２、２’を区画す
るスペーサで、後述する流路ユニット２０のノズル開口
３０、３０’の配列ピッチＰ２以下となるように圧力発
生室２、２’となる通孔が穿設されていて、各圧力発生
室２、２を区画する隔壁５ｃの幅Ｗ３が圧力発生室２、
２’の幅の１／３程度となるように構成されている。

【００１２】６は、第２の蓋体で、圧力発生室２、２’
の対向する側にはインク吐出口７、７’を、また他端側
にはインク流入口８、８’をそれぞれ圧力発生室２、
２’に連通するように穿設して構成されている。

【００１３】ところで、これらスペーサ５の端部に位置
する隔壁５ａ，５ｂ、及び第２の蓋板６の隔壁６ａ、６
ｂは、その幅Ｗ１、Ｗ２が内側に形成されているスペー
サ５の隔壁５ｃ及び第２の蓋板６の隔壁６ｃの幅Ｗ３程
度でも十分に強度が保てるため、圧力発生室２の隔壁５
ｃの幅Ｗ３程度以上で、圧力発生室２の配列ピッチＰ１
の１／２程度以下とされている。

【００１４】これら各部材１、５、６は、粘土状のセラ
ミックス材料を所定の形状に成形し、これを積層して焼
成することにより接着剤を使用することなくアクチュエ
ータユニット１０に纏められている。

【００１５】このアクチュエータユニット１０には、ま
た組立の便を図るために中央部には位置決め用の通孔１
１、１４が形成されている。

【００１６】このように薄い隔壁５ａ、５ｂ、５ｃを必
要とするスペーサ５を、１枚のセラミックス材料のグリ
ーンシート１２により形成する場合には、図３に示した
ように境界領域に切断ラインＣ，Ｃにまで延びる溝１３
を、圧力発生室２となる通孔を穿設するのに合わせて穿
設、形成する。

【００１７】その後、グリーンシートを乾燥させ、焼成
が完了した段階で、溝１３の両端を横切るように切断ラ
インＣ，Ｃから切り離すことにより、両端に位置する圧
力発生室２、２の隔壁５ａ，５ｂの幅Ｗ１、Ｗ２を、圧
力発生室２を区画している隔壁５ｃの幅Ｗ３と同一の精
度で形成することができる。

【００１８】なお、図４に示したように他方の端部に位
置決め用の凹部１４に一致するように凸部１５を形成し
て置くことにより、図５に示したようにこれら凹部１
４、凸部１５を備えたアクチュエータユニットを構成す
ることができ、流路ユニットにセッテングする際の２つ
のアクチュエータ間の相対的位置合わせの便を図ること
ができる。

【００１９】このように構成された２つのアクチュエー
タ１０、１０’を図６に示したように各端部の側壁５
ｂ，５ｂと側壁５ａ’５ａ’とを接しさせて流路ユニッ
ト２０を、接合線１８でこれを跨ぐように固定部材１
７、１７で補強して固定することにより、２つのアクチ
ュエータユニット１０、１０’が縦に１列に配置された
記録ヘッドが完成する。

【００２０】この場合、図７（イ）、（ロ）に示したよ
うに２つのアクチュエータ１０、１０’が接する接合線
１８に隣接する２つの圧力発生室２ａ、２ｂを隔てる部
分に各アクチュエータユニット１０、１０’の隔壁５
ｂ、５ａが対向することになって、他の圧力発生室２を
隔てる隔壁５ｃの２倍程度に厚くなる。

【００２１】しかしながら流路ユニット２０のノズル連
通孔２８、２９をノズル開口３０に若干ずらせることに
より、これら圧力発生室２、２、２ａ、２ｂを一定ピッ
チＰ２で配置されているノズル開口３０、３０’に連通
させることができる。

【００２２】これらアクチュエータユニット１０、１
０’が固定される流路ユニット２０は、インク供給口形
成基板２１、共通のインク室形成基板２２、及びノズル
プレート２３を、熱溶着フィルム等の接着層２４、２５
で積層して構成されている。

【００２３】インク供給口形成基板２１には、共通のイ
ンク室２６、２６’と圧力発生室２、２’とを接続する
とともに、圧力を有効に利用するための絞りとなるイン
ク供給口２７、２７’、及び圧力発生室２、２’からの
インクをノズル開口３０、３０’に導くノズル連通孔２
８、２８’を穿設して構成されている。

【００２４】また、共通のインク室形成基板２１は、図
示しないインクタンクからのインクの供給を受けて各圧
力発生室２、２’に分配する共通のインク室２６、２
６’及び圧力発生室２、２’とノズル開口３０、３０’
とを接続するノズル連通孔２９、２９’とを穿設して構
成されている。

【００２５】ノズルプレート２３は、所定のピッチＰ２
で同一線上に位置するようにノズル開口３０、３０’を
穿設して構成されている。

【００２６】上述したように、２つのアクチュエータ１
０、１０’が接続されている境界に位置する２つの圧力
発生室２ａ、２ｂの距離は、２つの隔壁５ａ，５ｂが重
なっているため、各圧力発生室２、２を区画している隔
壁５ｃのほぼ２倍程度となり、ここの圧力発生室２ａ，
２ｂの間隔Ｐ３が他の他所の間隔Ｐ１よりも大きくな
る。

【００２７】しかしながらインク供給口形成基板２１の
ノズル連通孔２８、２８’と、共通のインク室形成基板
２２のノズル連通孔２９、２９’とを接合線１８側に若
干ずらせて穿設しておくことによりことにより、これら
圧力発生室２ａ，２ｂをノズル開口２９、２９にインク
滴の吐出ができる流路状態、つまり淀みを常時させるこ
と無く接続することができる。

【００２８】具体例を上げるならば、圧力発生室２、
２’はそのピッチＰ１を約４／３６０インチ程度で配列
すると、圧力発生室２を区画する隔壁５ｃの幅Ｗ３を約
１／３６０インチとすることが可能であるため、接合線
１８を挟む２つの圧力発生室２ａ、２ｂの間隔Ｐ３が約
６／３６０インチ程度、すなわち端以外の圧力発生室の
配列ピッチよりも３／３６０インチ程度しか広くならな
い。

【００２９】流路ユニット２０のインク供給口形成基板
２１のノズル連通孔２８、２８’のノズル連通孔２９、
２９’を境界線１８の方向に偏位させるように配置すれ
ば、上下の連通孔２８、２９、２８’、２９’間の段差
が小さくなって圧力発生室２、２’のインクを淀ませる
ことなくスムーズにノズル開口３０から吐出させること
ができる。

【００３０】そして一定ピッチで配列されているノズル
開口３０、３０に、複数のアクチュエータユニット１０
を縦一直線に並べて連通させることができる。

【００３１】なお、上述の実施例においては２個のアク
チュエータユニットを縦接続して記録ヘッドを構成する
場合について説明したが、図８に示したように圧力発生
室の配列ピッチＰ１を、流路ユニット２０に形成するノ
ズル開口３０の配列ピッチＰ２よりも若干小さくしてお
くことにより、３個以上のアクチュエータユニット１
０、１０’、１０”を同一ピッチＰ２のノズル開口を備
えた流路ユニット２０に一列に固定して記録ヘッドを構
成することができる。

【００３２】すなわち、ノズル開口の配列ピッチＰ３、
隣接するアクチュエータユニットの端部間の配列ピッチ
Ｐ４、１つのアクチュエータユニットの１列の圧力発生
室の数をＮとすると、圧力発生室の配列ピッチＰ１を Ｐ１＝Ｐ２−（Ｐ３−Ｐ２）／（Ｎ−１） に設定すればよい。

【００３３】このようにすると、アクチュエータユニッ
ト１０、１０’、１０”の中央に位置する圧力発生室、
例えば中央に位置するアクチュエータ１０’の圧力発生
室４１、４２は、これが接続すべきノズル開口５１、５
２の鉛直線上に位置することになる一方、このアクチュ
エータ１０”の側方に位置する圧力発生室側４４、４
５、４６は、接続するべきノズル開口５４、５５、５６
の中心線から徐々にずれる。

【００３４】しかしながら前述したようにノズル開口の
ピッチＰ２を４／３６０インチに設定し、かつ各アクチ
ュエータユニット１０、１０’、１０”が接続する一列
のノズル開口数を３２個とした場合には、ノズル開口の
ピッチＰ２と圧力発生室２、２’のピッチＰ１とのずれ
が約４．６μｍ程度となるから、流路ユニット２０のイ
ンク供給口形成基板２１のノズル連通孔２８、２８、２
８‥‥のピッチＰ４、共通のインク室形成基板２２のノ
ズル連通孔２９、２９、２９‥‥のピッチＰ５を、 Ｐ４＝Ｐ２−２（Ｐ３−Ｐ２）／３（Ｎ−１） Ｐ５＝Ｐ２−（Ｐ３−Ｐ２）／３（Ｎ−１） とすれば、圧力発生室２からノズル開口３０に向かうイ
ンクの流をスムーズにすることができる。

【００３５】このように、圧力発生室のピッチＰ１をノ
ズル開口のピッチＰ２よりも若干小さくすることで、各
アクチュエータユニット１０、１０’、１０”の中央に
位置する圧力発生室４１、４２は、ノズル開口５１、５
２とほぼストレートに連通させ、また側端に位置する圧
力発生室４４、４５、４６、４７は流路ユニット２０の
連通孔の位置を若干側端側に徐々にずらせることによ
り、各アクチュエータ１０、１０’、１０”の接続部で
隣接する２つの圧力発生室４６と圧力発生室４７、及び
圧力発生室５０と圧力発生室５１の２枚分の隔壁５ａと
５ｂ’、及び隔壁５ａ’と５ｂ”との重なりに起因する
厚みの増大をそれぞれのアクチュエータユニットに対向
する流路ユニットの連通孔の位置を、そのアクチュエー
タユニットが対向する領域の範囲内でずらせるだけで吸
収できるから、４個以上のアクチュエータユニットを縦
接続することが可能となる。

【００３６】なお、上述の実施例においては複数のアク
チュエータユニットを１列に接続したものに説明した
が、多数縦接続したものをさらにキャリッジの移動方向
に並べることにより、多数ノズルのカラープリンタ用イ
ンクジェット式記録ヘッドを簡単に構成できることも明
らかである。

【００３７】

【発明の効果】以上、説明したように本発明において
は、表面に圧電振動子を有して振動部材を形成する第１
の蓋部材と、蓋部材により一方の面が封止されて圧力発
生室を形成するスペーサと、圧力発生室をその一端で流
路ユニットのノズル開口と連通させるインク吐出口、及
び圧力発生室の他端で前記流路ユニットの共通のインク
室と連通させるインク流入口とを備えた第２の蓋部材を
積層して固定するとともに、圧力発生室のピッチをノズ
ル開口の配列ピッチと以下に設定し、また端面に位置す
る圧力発生室の端面側の隔壁の幅を隣接する圧力発生室
の隔壁の幅と同等以上で、かつノズル開口の配列ピッチ
の１／２以下にした多数のノズル開口を同一直線上に備
えた記録ヘッドを高い歩留まりで製造することができ、
またカラー印刷用の記録ヘッドの横幅を小さく構成する
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上面図である。

【図２】図（イ）、（ロ）は、それぞれ本発明の一実施
例を、１つのアクチュエータユニットの圧力発生室近傍
の構造でもって示す断面図である。

【図３】同上アクチュエータを構成するスペーサの製造
方法の一実施例を示す図である。

【図４】同上アクチュエータを構成するスペーサの製造
方法の他の実施例を示す図である。

【図５】同上の方法で製作したアクチュエータユニット
の一実施例を示す上面図である。

【図６】２つのアクチュエータユニットを使用して記録
ヘッドを構成した場合の一実施例を示す上面図である。

【図７】図（イ）、（ロ）は、それぞれ接合部近傍にお
けるノズル開口と圧力発生室との接合関係を示す断面図
である。

【図８】本発明のアクチュエータユニットを３個用いて
構成した積層型インクジェット式記録ヘッドの一実施例
を示す断面図である。

【図９】従来の積層型インクジェット式記録ヘッドの一
例を示す図である。

【符号の説明】

１ 第１の蓋体 ２、２’ 圧力発生室 ３、３’ 電極 ４、４’ 圧電振動子 ５ スペーサ ６ 第２の蓋体 ７、７’ インク吐出口 ８、８’ インク流入口 ２０ 流路ユニット ２６、２６’ 共通のインク室 ２８、２９ ノズル連通孔 ３０ ノズル開口

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に圧電振動子を有して振動部材を形
   成する第１の蓋部材と、前記蓋部材により一方の面が封
   止されて圧力発生室を形成するスペーサと、前記圧力発
   生室をその一端で流路ユニットのノズル開口と連通させ
   るインク吐出口、及び前記圧力発生室の他端で前記流路
   ユニットの共通のインク室と連通させるインク流入口と
   を備えた第２の蓋部材を積層して固定するとともに、前
   記圧力発生室のピッチを前記ノズル開口の配列ピッチと
   以下に設定し、また端面に位置する圧力発生室の端面側
   の隔壁の幅を隣接する圧力発生室の隔壁の幅と同等以上
   で、かつ前記ノズル開口の配列ピッチの１／２以下にし
   た積層型インクジェット式記録ヘッド用アクチュエータ
   ユニット。
2. 【請求項２】 ノズル開口の配列ピッチをＰ２、隣接す
   るアクチュエータユニットの圧力発生室の配列ピッチを
   Ｐ３、１つのアクチュエータユニットの１列の圧力発生
   室の数をＮとしたとき、前記圧力発生室の配列ピッチＰ
   １が、 Ｐ１＝Ｐ２−（Ｐ３−Ｐ２）／（Ｎ−１） である積層型インクジェット式記録ヘッド用アクチュエ
   ータユニット。
3. 【請求項３】 前記圧力発生室の配列ピッチが４／３６
   ０インチ程度で、前記圧力発生室を区画する隔壁の幅が
   １／３６０インチ程度である請求項１の積層型インクジ
   ェット式記録ヘッド用アクチュエータユニット。
4. 【請求項４】 前記圧力発生室の配列方向の一方の端面
   に位置決め用の凹部が形成されている請求項１の積層型
   インクジェット式記録ヘッド用アクチュエータユニッ
   ト。
5. 【請求項５】 前記圧力発生室の配列方向の一方の端面
   に位置決め用の凹部が、他方の端面に前記凹部に係合す
   る凸部が形成されている請求項１の積層型インクジェッ
   ト式記録ヘッド用アクチュエータユニット。
6. 【請求項６】 表面に圧電振動子を有して振動部材を形
   成する第１の蓋部材と、前記蓋部材により一方の面が封
   止されて圧力発生室を形成するスペーサと、前記圧力発
   生室をその一端で流路ユニットのノズル開口と連通させ
   るインク吐出口、及び前記圧力発生室の他端で前記流路
   ユニットの共通のインク室と連通させるインク流入口と
   を備えた第２の蓋部材を積層して固定するとともに、前
   記圧力発生室のピッチを前記ノズル開口の配列ピッチと
   以下に設定し、また端面に位置する圧力発生室の端面側
   の隔壁の幅を隣接する圧力発生室の隔壁の幅と同等以上
   で、かつ前記ノズル開口の配列ピッチの１／２以下にし
   た積層型インクジェット式記録ヘッド用アクチュエータ
   ユニットを各端面を接しさせて、インク供給口形成基
   板、共通のインク室形成基板、及びノズルプレートを積
   層してなる流路ユニットに、前記圧力発生室の配列方向
   に直線上に配列してなる積層型インクジェット式記録ヘ
   ッド。
7. 【請求項７】 ノズル開口の配列ピッチをＰ２、隣接す
   るアクチュエータユニットの端部の圧力発生室の配列ピ
   ッチをＰ３、１つのアクチュエータユニットの１列の圧
   力発生室の数をＮとしたとき、前記圧力発生室の配列ピ
   ッチＰ１が、 Ｐ１＝Ｐ２−（Ｐ３−Ｐ２）／（Ｎ−１） であり、また流路ユニットのインク供給口形成基板のノ
   ズル連通孔のピッチをＰ４、共通のインク室形成基板の
   ノズル連通孔のピッチをＰ５としたとき、 Ｐ４＝Ｐ２−２（Ｐ３−Ｐ２）／３（Ｎ−１） Ｐ５＝Ｐ２−（Ｐ３−Ｐ２）／３（Ｎ−１） とした請求項６の積層型インクジェット式記録ヘッド。
8. 【請求項８】 前記アクチュエータユニットの接合面を
   跨ぐように固定部材が設けられている請求項７の積層型
   インクジェット式記録ヘッド。
9. 【請求項９】 複数のスペーサを形成することができる
   １枚のセラミックス材料のグリーンシートに、圧力発生
   室となる通孔を穿設するのに合わせて、異なるスペーサ
   となる境界領域に切断ラインにまで延びる溝を前記圧力
   発生室の隔壁程度の距離まで穿設することを特徴とする
   積層型インクジェット式記録ヘッド用アクチュエータユ
   ニットの製造方法。