JPH09323409A

JPH09323409A - 圧電型インクジェットヘッド

Info

Publication number: JPH09323409A
Application number: JP8166938A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nakatani; 宏中谷
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1996-06-05
Filing date: 1996-06-05
Publication date: 1997-12-16

Abstract

(57)【要約】【課題】ヘッド移動時間に合わせた印字タイミング調整
が不要で、かつヘッドを小型化できる圧電型インクジェ
ットヘッドを提供する。【解決手段】複数の加圧室１１を形成した基板１０と、
基板１０に固着された振動板２１と、振動板２１上に平
面的に固着された圧電体２２とを備える。加圧室１１を
キャリッジ方向に対して斜め方向に形成するとともに、
これら加圧室１１を斜め方向に一直線状に並ぶように２
列に配置する。各加圧室１１にノズル１２を設け、キャ
リッジ方向に対して垂直方向に並ぶように２列のノズル
列を設ける。一方のノズル列のノズル１２が他方のノズ
ル列のノズル１２に対して、ノズルピッチ方向の間に位
置するようにノズル１２を千鳥状に配列する。圧電体２
２をキャリッジ方向に対して斜め方向の溝２３で分割す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は圧電型インクジェッ
トヘッド、特にマルチノズル型のインクジェットヘッド
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、印字ピッチを細かくするため、種
々の工夫が凝らされたインクジェットヘッドが提案され
ている。図１，図２は複数の加圧室１ａを形成した基板
１と振動板２と圧電体３とを備えたヘッドであって、キ
ャリッジ方向（ヘッド送り方向）に対して、加圧室１ａ
先端およびノズル４の位置を斜めに、加圧室１ａ自体は
垂直方向に配置することにより、ノズルピッチより印字
ピッチを小さくし、へッド全体の幅寸法を小さくしたも
のである。

【０００３】また、図３，図４も複数の加圧室５ａを形
成した基板５と振動板６と圧電体７とを備えたヘッドで
あって、加圧室５ａおよびノズル８を千鳥状に配置する
ことにより、印字ピッチをより細かくしたものである。
この場合には、ノズル８は互いに印字ピッチを補間する
ように配置され、キャリッジ方向に対して垂直な２列の
ノズル列で形成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記２種の
インクジェットヘッドには、次のような問題がある。す
なわち、前者の場合、ノズルがキャリッジ方向に対して
垂直方向に並んでいないため、ヘッド移動時間に合わせ
たインクの吐出タイミング調整が必要になる。その結
果、印字精度の劣化やコスト上昇を招く欠点があった。

【０００５】一方、後者の場合、ノズルがキャリッジ方
向に対して垂直方向に並んでいるので、タイミング調整
は不要であるが、加圧室がキャリッジ方向に延びている
ため、ヘッドのキャリッジ方向の寸法が増加し、ヘッド
が大形化するという欠点があった。

【０００６】そこで、本発明の目的は、ヘッド移動時間
に合わせた印字タイミング調整が不要で、かつヘッドを
小型化できる圧電型インクジェットヘッドを提供するこ
とにある。他の目的は、ノズルピッチより印字ピッチを
より細かくできる圧電型インクジェットヘッドを提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、複数のノズルと、各ノズルに対応した複
数の加圧室と、各加圧室内のインクを加圧し、インクを
ノズルから吐出させる圧電アクチュエータ部とを備えた
圧電型インクジェットヘッドにおいて、上記加圧室をキ
ャリッジ方向に対して斜め方向に形成するとともに、こ
れら加圧室を上記斜め方向に直線状に並ぶように２列に
配置し、各加圧室に設けられたノズルがキャリッジ方向
に対して垂直方向に並ぶように、２列のノズル列を設
け、一方の列のノズルが他方の列のノズルに対して、ノ
ズルピッチの間に位置するように、ノズルを千鳥状に配
列したものである。

【０００８】２列のノズル列がキャリッジ方向に対して
垂直方向に並んでいるので、ヘッドをキャリッジ方向に
移動させた際、各ノズル列から同時にインクを吐出すれ
ばよく、ヘッド移動時間に合わせた印字タイミング調整
が不要となる。そのため、印字精度が向上しコストを低
減できる。また、２列のノズル列のうち、一方の列のノ
ズルが他方の列のノズルに対して、ノズルピッチの間に
位置するように、ノズルを千鳥状に配列したので、ノズ
ルピッチより印字ピッチを小さくでき、細密な印字が可
能となる。さらに、加圧室がキャリッジ方向に対して斜
め方向に延びているので、図３，図４の従来例に比べ
て、加圧室の長さが同じでも、ヘッドのキャリッジ方向
の寸法を短縮できる。したがって、ヘッドを小型化でき
る。

【０００９】通常のカラーインクジェットヘッドの場
合、３色に対応した３組のヘッドを組み立てて構成して
いるが、組立誤差が発生しやすい。そこで、２列に配置
された加圧室を複数組１枚の基板上に形成すれば、１枚
の基板にカラーインクジェットヘッドを構成できるの
で、非常にコンパクトであり、かつ高精度となる。

【００１０】加圧室の上面に振動板を固着し、振動板上
に圧電体を平面的に固着し、各加圧室の側壁上の圧電体
に、キャリッジ方向に対して斜め方向の溝を設けること
により、各アクチュエータ部を分離した構造の場合に
は、機械的な溝加工でアクチュエータ部を構成できるの
で、個々の圧電体を加圧室上に配置する場合に比べて、
高精度化，低コスト化を実現できる。

【００１１】上記のように溝加工でアクチュエータ部を
構成した場合において、圧電体の振動板と接する面に、
キャリッジ方向と垂直方向に延びる圧電体駆動用の帯状
電極を形成し、帯状電極の側縁を加圧室の先端にまで達
しない領域に形成するのが望ましい。すなわち、この場
合には、加圧室先端部の圧電体には駆動電圧が印加され
ないので、斜め方向に隣合う加圧室相互の干渉が軽減さ
れ、また、応力集中による加圧室先端部の振動板と圧電
体との剥離も抑制される。

【００１２】

【発明の実施の形態】図５〜図８は本発明にかかる圧電
型インクジェットヘッドの一例を示す。このヘッドは、
基板１０上に振動板２１と圧電体２２とをエポキシ系接
着剤などにより接合一体化したものである。基板１０は
圧電体２２と近似した熱膨張率を有する４２Ｎｉ合金な
どの材料で構成されており、その上面にはフォトエッチ
ングなどの手法により、多数の略短冊形状の加圧室１１
がキャリッジ方向に対して斜め方向（角度α）に形成さ
れている。上記加圧室１１は斜め方向に直線状に並ぶよ
うに２個ずつ配置され、加圧室１１はキャリッジ方向に
２列に配列されている。直線状に並んだ加圧室１１の対
向部近傍でかつ各加圧室１１の底部にはノズル１２が形
成されており、これらノズル１２がキャリッジ方向に対
して垂直方向に並ぶように２列に形成されている。そし
て、第１列のノズル１２が第２列のノズル１２に対
して、ノズルピッチの間に位置するように、ノズル１２
を千鳥状に配列してある。この実施例では、第１列の
ノズル１２間の中央位置に第２列のノズル１２を配置
したが、中央位置に限る必要はない。

【００１３】上記のように、第１列のノズル１２が第
２列のノズル１２に対して、ノズルピッチの間に位置
するようにノズル１２を千鳥状に配列すれば、ノズルピ
ッチＰｎに対して印字ピッチＰｐを半分にでき、細密な
印字が可能となる。さらに、加圧室１１がキャリッジ方
向に対して斜め方向に延びているので、加圧室１１の長
手方向（α方向）のヘッドの寸法をＬとすると、ヘッド
のキャリッジ方向の寸法Ｗは、Ｗ＝Ｌ・ cosα となり、ヘッドのキャリッジ方向の寸法を短縮できる。
特に、インクジェットヘッドのキャリッジ方向の寸法短
縮が重要であるが、上記のように加圧室１１を斜めに配
列することにより、加圧室１１の長さを短縮せずに、ヘ
ッドを小型化できる。

【００１４】振動板２１も圧電体２２と近似した熱膨張
率を有する材料で構成され、加圧室１０の上壁を構成し
ている。圧電体２２は圧電セラミックスで構成されてい
る。上記振動板２１と圧電体２２とで圧電アクチュエー
タ部２０を構成している。アクチュエータ部２０は加圧
室１１内のインクを加圧し、インクをノズル１２から吐
出させるものであり、各加圧室１１上に形成されてい
る。この実施例のアクチュエータ部２０は、振動板２１
上に平面的に接着された圧電体２２に、各加圧室１１の
側壁１３に沿った斜め方向の溝２３を設けることによ
り、分離されている。また、圧電体２２の上面にはキャ
リッジ方向と垂直方向の溝２４も形成されている。これ
ら溝２３，２４はダイシング等の公知の手法で形成でき
る。圧電体２２の上面には予め全面電極が形成されてお
り、上記２方向の溝２３，２４によって圧電体２２上の
全面電極が電気的に分離され、各加圧室１１に対応した
個別電極２５が形成される。圧電体２２の振動板２１と
接する面には、キャリッジ方向と垂直方向に延びる帯状
の共通電極２６が形成され、この共通電極２６の側縁は
加圧室１１の先端にまで達しない領域に形成されてい
る。

【００１５】縦方向の溝２４は専ら個別電極２５を電気
的に分離するためのものであり、その溝深さは斜め方向
の溝２３より浅い。これに対し、斜め方向の溝２３は個
別電極２５を電気的に分離するだけでなく、隣合うアク
チュエータ部２０の相互干渉を防止する機能も有する。
すなわち、圧電体２２の上下に設けられた電極２５，２
６間に電圧を印加すると、圧電体２２と振動板２１との
一体構造のアクチュエータ部２０が加圧室１１の幅方向
（図７に破線で示す）および長手方向（図８に破線で示
す）に屈曲変位し、加圧室１１内のインクを吐出する。
このとき、幅方向に隣合うアクチュエータ部２０間で相
互干渉が起こりやすいが、斜め方向の溝２３の深さを適
切に設定することにより、相互干渉を未然に防止でき
る。

【００１６】なお、縦方向の溝２４も斜め方向の溝２３
と同等な深さとし、斜め方向に隣接するアクチュエータ
部２０の相互干渉を防止するようにしてもよい。また、
斜め方向に並んだ圧電体２２上の個別電極２５を予め分
離した状態で形成しておけば、縦方向の溝２４を省略す
ることもできる。

【００１７】この実施例では、斜め方向の溝２３の幅を
加圧室１０の側壁１３の厚みより幅広としたが、同等も
しくは幅狭であってもよい。また、斜め方向の溝２３の
深さを圧電体２２の厚みより浅くしたが、圧電体２２の
厚みと同一もしくはそれより深い溝（深い場合には、振
動板２１の一部が削られる）であってもよい。いずれに
しても、隣合うアクチュエータ部２０の相互干渉を防止
しうる深さであればよい。

【００１８】図９のように、共通電極２６の側縁から加
圧室１１の先端までの距離をＴとし、加圧室１１の幅を
Ｓとすると、Ｔ≧Ｓ／２の関係が成立するように共通電極２６を形成するのが望
ましい。このように寸法設定すると、加圧室１１の先端
部の圧電体２２には駆動電圧が印加されず、隣合う加圧
室１１相互の干渉が軽減される。また、圧電体２２の上
下に設けられた電極２５，２６間に電圧を印加すると、
アクチュエータ部２０が加圧室１１の幅方向および長手
方向に屈曲変位するが、上記のような短冊型のアクチュ
エータ部２０とした場合、幅方向の屈曲変位に比べて長
手方向の変位の方が大きく、したがって加圧室１１の先
端部に応力集中が起こりやすい。これに対し、上記のよ
うな寸法設定とすれば、加圧室１１の先端部の応力集中
を低減でき、加圧室１１の先端部の接着剥離を軽減でき
る。

【００１９】図１０は本発明の第２実施例を示し、図６
と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。この
実施例はカラーインクジェットヘッドの例であって、２
列１組の加圧室１１およびノズル１２を、３組、１枚の
基板１０上に形成し、基板１０上に３組のアクチュエー
タ部２０を形成したものである。各組Ｘ，Ｙ，Ｚがイエ
ロー，マゼンタ，シアンなどの３色に対応している。な
お、各組Ｘ，Ｙ，Ｚの境界部には、キャリッジ方向と垂
直な溝２７が形成され、隣合う組の個別電極２５間を電
気的に分離している。

【００２０】上記のように構成すれば、１枚の基板１０
にカラーインクジェットヘッドを構成できるので、複数
のヘッドを組み立てる場合に比べて組付誤差がなく、高
精度なインクジェットヘッドを構成できる。さらに、圧
電体２２上に溝２３，２４，２７を連続的に形成するだ
けで、複数組のヘッド部を容易に形成できるので、加工
コストを低減できるとともに、非常にコンパクトにな
る。

【００２１】本発明は上記実施例に限定されるものでは
ない。ノズルの位置を、直線状に並んだ加圧室の対向部
近傍に形成したが、これに限るものではなく、例えば加
圧室の中央部に形成したり、加圧室の相反部近傍に形成
してもよい。アクチュエータ部の形成方法としては、実
施例のように、振動板の上に圧電体を平面的に接着し、
圧電体を溝加工することにより分離したものに限らな
い。例えば、予め分離された圧電体を振動板上に接着し
てもよいし、圧電セラミックスラリを振動板上に所定パ
ターンで印刷した後、焼成してもよいし、さらに所定形
状に打ち抜かれた圧電セラミックスのグリーンシートを
振動板上に接着した後、焼成してもよい。その他、如何
なる方法を用いてもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、２列のノズル列がキャリッジ方向に対して垂直
方向に並んでいるので、ヘッドをキャリッジ方向に移動
させた際のヘッド移動時間に合わせた印字タイミング調
整が不要である。そのため、印字精度が向上するととも
に、タイミング調整手段が不要となるので、コストを低
減できる。また、２列のノズル列のうち、第１列のノズ
ルが第２列のノズルに対して、ノズルピッチの間に位置
するように、ノズルを千鳥状に配列したので、ノズルピ
ッチに比べて印字ピッチを小さくでき、細密な印字が可
能となる。さらに、加圧室がキャリッジ方向に対して斜
め方向に延びているので、ヘッドのキャリッジ方向の寸
法を短縮でき、ヘッドを小型化できるという特徴があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のインクジェットヘッドの一例の平面図で
ある。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】従来のインクジェットヘッドの他の例の平面図
である。

【図４】図３のＢ−Ｂ線断面図である。

【図５】本発明にかかるインクジェットヘッドの第１実
施例の斜視図である。

【図６】図５に示すインクジェットヘッドの平面図であ
る。

【図７】図６のＣ−Ｃ線部分断面図である。

【図８】図６のＤ−Ｄ線断面図である。

【図９】加圧室と共通電極の形状を示す平面図である。

【図１０】本発明にかかるインクジェットヘッドの第２
実施例の平面図である。

【符号の説明】

1 ０基板１１加圧室１２ノズル２０アクチュエータ部２１振動板２２圧電体２３溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のノズルと、各ノズルに対応した複数
の加圧室と、各加圧室内のインクを加圧し、インクをノ
ズルから吐出させる圧電アクチュエータ部とを備えた圧
電型インクジェットヘッドにおいて、上記加圧室をキャリッジ方向に対して斜め方向に形成す
るとともに、これら加圧室を上記斜め方向に直線状に並
ぶように２列に配置し、各加圧室に設けられたノズルがキャリッジ方向に対して
垂直方向に並ぶように、２列のノズル列を設け、一方の列のノズルが他方の列のノズルに対して、ノズル
ピッチの間に位置するように、ノズルを千鳥状に配列し
たことを特徴とする圧電型インクジェットヘッド。
【請求項２】請求項１に記載の圧電型インクジェットヘ
ッドにおいて、２列に配置された上記加圧室を、複数組１枚の基板上に
形成したことを特徴とする圧電型インクジェットヘッ
ド。
【請求項３】請求項１または２に記載の圧電型インクジ
ェットヘッドにおいて、上記加圧室の上面には振動板が固着され、上記振動板上には圧電体が平面的に固着され、各加圧室の側壁上の圧電体に、キャリッジ方向に対して
斜め方向の溝を設けることにより、各アクチュエータ部
が分離されていることを特徴とする圧電型インクジェッ
トヘッド。
【請求項４】請求項３に記載の圧電型インクジェットヘ
ッドにおいて、上記圧電体の振動板と接する面には、キャリッジ方向と
垂直方向に延びる圧電体駆動用の帯状電極が形成され、上記帯状電極の側縁は加圧室の先端にまで達しない領域
に形成されていることを特徴とする圧電型インクジェッ
トヘッド。