JPH09327911A - インクジェットプリンタヘッド - Google Patents
インクジェットプリンタヘッドInfo
- Publication number
- JPH09327911A JPH09327911A JP17060696A JP17060696A JPH09327911A JP H09327911 A JPH09327911 A JP H09327911A JP 17060696 A JP17060696 A JP 17060696A JP 17060696 A JP17060696 A JP 17060696A JP H09327911 A JPH09327911 A JP H09327911A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- material layer
- generating chamber
- piezoelectric material
- pressure generating
- common electrode
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- Pending
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧電材料層を介しての駆動電極と共通電極間
でのリーク電流の発生を防止すること。 【解決手段】 ノズル開口１０に連通する圧力発生室２
と、外部インク供給手段に接続する共通のインク室３
と、圧力発生室２と共通のインク室３とを接続するイン
ク供給口４を有する流路形成基板１と、流路形成基板１
の一方の面を封止するとともに圧力発生室２に連通する
ノズル開口１０を備えたノズルプレート６と、流路形成
基板１の他方の面を封止して圧力発生室２の容積を変化
させる振動板５と、振動板５の表面に形成された共通電
極７と、共通電極７の表面に形成された圧電材料層８
と、圧電材料層８の表面の圧力発生室２に対向する領域
に形成された個別電極９とを備えたインクジェット式記
録ヘッドにおいて、圧電材料層８を共通電極９が形成さ
れている領域の全面を覆い、かつ圧力発生室２に対向す
る振動領域では厚肉部８ａとして形成して、振動を阻害
することなく駆動電極９と共通電極７とを圧電材料層８
により隔離する。
でのリーク電流の発生を防止すること。 【解決手段】 ノズル開口１０に連通する圧力発生室２
と、外部インク供給手段に接続する共通のインク室３
と、圧力発生室２と共通のインク室３とを接続するイン
ク供給口４を有する流路形成基板１と、流路形成基板１
の一方の面を封止するとともに圧力発生室２に連通する
ノズル開口１０を備えたノズルプレート６と、流路形成
基板１の他方の面を封止して圧力発生室２の容積を変化
させる振動板５と、振動板５の表面に形成された共通電
極７と、共通電極７の表面に形成された圧電材料層８
と、圧電材料層８の表面の圧力発生室２に対向する領域
に形成された個別電極９とを備えたインクジェット式記
録ヘッドにおいて、圧電材料層８を共通電極９が形成さ
れている領域の全面を覆い、かつ圧力発生室２に対向す
る振動領域では厚肉部８ａとして形成して、振動を阻害
することなく駆動電極９と共通電極７とを圧電材料層８
により隔離する。
Description
【０００１】
【発明が属する技術の分野】本発明は、インク滴を吐出
するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を弾性板で
構成し、この弾性板の表面に圧電体膜を形成して、圧電
体膜の変位によりインク滴を吐出させるインクジェット
式記録ヘッドに関する。
するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を弾性板で
構成し、この弾性板の表面に圧電体膜を形成して、圧電
体膜の変位によりインク滴を吐出させるインクジェット
式記録ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】インク滴を吐出するノズル開口と連通す
る圧力発生室の一部を弾性板で構成し、この弾性板を圧
電振動子により変形させて圧力発生室のインクを加圧し
てノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット
式記録ヘッドには、圧電振動子の軸方向に伸長、収縮す
る縦振動モードの圧電振動子を使用したものと、たわみ
振動モードの圧電振動子を使用したものの２種類が実用
化されている。
る圧力発生室の一部を弾性板で構成し、この弾性板を圧
電振動子により変形させて圧力発生室のインクを加圧し
てノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット
式記録ヘッドには、圧電振動子の軸方向に伸長、収縮す
る縦振動モードの圧電振動子を使用したものと、たわみ
振動モードの圧電振動子を使用したものの２種類が実用
化されている。
【０００３】前者は圧電振動子の端面を振動板に当接さ
せることにより圧力発生室の容積を変化させることがで
きて、高密度印刷に適したヘッドの製作が可能である反
面、圧電振動板をノズル開口の配列ピッチに一致させて
櫛歯状に切分けるという困難な工程や、切分けられた圧
電振動体を圧力発生室に位置せして固定する作業が必要
となり、製造工程が複雑であるという問題がある。
せることにより圧力発生室の容積を変化させることがで
きて、高密度印刷に適したヘッドの製作が可能である反
面、圧電振動板をノズル開口の配列ピッチに一致させて
櫛歯状に切分けるという困難な工程や、切分けられた圧
電振動体を圧力発生室に位置せして固定する作業が必要
となり、製造工程が複雑であるという問題がある。
【０００４】これに対して後者は、圧電材料のグリーン
シートを圧力発生室の形状に合わせて貼付し、これを焼
成するという比較的簡単な工程で振動板に圧電振動体を
作り付けることができるものの、たわみ振動を利用する
関係上、或程度の面積が必要となり、高密度配列が困難
であるという問題がある。
シートを圧力発生室の形状に合わせて貼付し、これを焼
成するという比較的簡単な工程で振動板に圧電振動体を
作り付けることができるものの、たわみ振動を利用する
関係上、或程度の面積が必要となり、高密度配列が困難
であるという問題がある。
【０００５】後者の記録ヘッドの不都合を解消すべく、
特開平5-286131号公報に見られるように、振動板の表面
全体に亙って成膜技術により均一な圧電材料層を形成
し、この圧電材料層をリソグラフィ法により圧力発生室
に対応する形状に切分けて各圧力発生室毎に独立するよ
うに圧電振動子を形成したものが提案させている。これ
によればＰＺＴ素子の切断・貼付工程が不要となって、
リソグラフィー法という精密で、かつ簡便な手法で圧電
振動子を作り付けることができるばかりでなく、厚みを
薄くできて高速駆動が可能であるという利点がある。
特開平5-286131号公報に見られるように、振動板の表面
全体に亙って成膜技術により均一な圧電材料層を形成
し、この圧電材料層をリソグラフィ法により圧力発生室
に対応する形状に切分けて各圧力発生室毎に独立するよ
うに圧電振動子を形成したものが提案させている。これ
によればＰＺＴ素子の切断・貼付工程が不要となって、
リソグラフィー法という精密で、かつ簡便な手法で圧電
振動子を作り付けることができるばかりでなく、厚みを
薄くできて高速駆動が可能であるという利点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】反面、圧電材料層が非
常に薄いため、バルクの圧電体を貼付したものに比較し
て圧電定数が１／３乃至１／２程度で、このため印刷に
適したインク量のインク滴を吐出させるためには、電圧
レベルの高い駆動信号が必要となる。このため、上部電
極と下部電極とが圧電材料層の側面を介して沿面放電し
て上部電極と下部電極との間にリークが生じ易く、イン
ク滴の吐出が不安定になるという問題がある。
常に薄いため、バルクの圧電体を貼付したものに比較し
て圧電定数が１／３乃至１／２程度で、このため印刷に
適したインク量のインク滴を吐出させるためには、電圧
レベルの高い駆動信号が必要となる。このため、上部電
極と下部電極とが圧電材料層の側面を介して沿面放電し
て上部電極と下部電極との間にリークが生じ易く、イン
ク滴の吐出が不安定になるという問題がある。
【０００７】もとよりこのような問題を解消するために
は絶縁材料層で被覆することも考えられるが、絶縁材料
のコーテング作業が必要となるばかりでなく、振動特性
に変化を来す虞がある。本発明はこのような問題に鑑み
てなされたものであってその目的とするところは、製膜
技術やリソグラフィ等の精密加工技術を利用しつつ、圧
電材料層を介してリーク電流の発生を防止してインク滴
を安定に吐出させることができるインクジェット式記録
ヘッドを提供することである。
は絶縁材料層で被覆することも考えられるが、絶縁材料
のコーテング作業が必要となるばかりでなく、振動特性
に変化を来す虞がある。本発明はこのような問題に鑑み
てなされたものであってその目的とするところは、製膜
技術やリソグラフィ等の精密加工技術を利用しつつ、圧
電材料層を介してリーク電流の発生を防止してインク滴
を安定に吐出させることができるインクジェット式記録
ヘッドを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このような問題を解決す
るために本発明においては、ノズル開口に連通する圧力
発生室と、外部インク供給手段に接続する共通のインク
室と、前記圧力発生室と共通のインク室とを接続するイ
ンク供給口を有する流路形成基板と、該流路形成基板の
一方の面を封止するとともに前記圧力発生室に連通する
ノズル開口を備えたノズルプレートと、前記流路形成基
板の他方の面を封止して前記圧力発生室の容積を変化さ
せる振動板と、 前記振動板の表面に形成された共通電
極と、該共通電極の表面に形成された圧電材料層と、前
記圧電材料層の表面の前記圧力発生室に対向する領域に
形成された個別電極と、を備えたインクジェット式記録
ヘッドにおいて、前記圧電材料層が、前記共通電極が形
成されている領域の全面を覆い、かつ前記圧力発生室に
対向する振動領域では厚肉部として形成するようにし
た。
るために本発明においては、ノズル開口に連通する圧力
発生室と、外部インク供給手段に接続する共通のインク
室と、前記圧力発生室と共通のインク室とを接続するイ
ンク供給口を有する流路形成基板と、該流路形成基板の
一方の面を封止するとともに前記圧力発生室に連通する
ノズル開口を備えたノズルプレートと、前記流路形成基
板の他方の面を封止して前記圧力発生室の容積を変化さ
せる振動板と、 前記振動板の表面に形成された共通電
極と、該共通電極の表面に形成された圧電材料層と、前
記圧電材料層の表面の前記圧力発生室に対向する領域に
形成された個別電極と、を備えたインクジェット式記録
ヘッドにおいて、前記圧電材料層が、前記共通電極が形
成されている領域の全面を覆い、かつ前記圧力発生室に
対向する振動領域では厚肉部として形成するようにし
た。
【０００９】
【作用】駆動電極と共通電極とが圧力発生室の圧電材料
層よりも薄い圧電材料層により隔離されて、圧力発生室
領域での振動を阻害することなく、個別電極と共通電極
とを圧電材料層の面により分離して電極間でのリーク電
流を阻止し、もって安定にインク滴の吐出を可能ならし
める。
層よりも薄い圧電材料層により隔離されて、圧力発生室
領域での振動を阻害することなく、個別電極と共通電極
とを圧電材料層の面により分離して電極間でのリーク電
流を阻止し、もって安定にインク滴の吐出を可能ならし
める。
【００１０】
【発明の実施の形態】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は本発明の一実施
例を示すものであって、図中符号１は、圧力発生室２や
共通のインク室３、インク供給口４を形成する流路形成
基板で、一方の面を振動板５により、また他方の面をノ
ズル開口１０を備えたノズルプレート６により封止され
ている。
した実施例に基づいて説明する。図１は本発明の一実施
例を示すものであって、図中符号１は、圧力発生室２や
共通のインク室３、インク供給口４を形成する流路形成
基板で、一方の面を振動板５により、また他方の面をノ
ズル開口１０を備えたノズルプレート６により封止され
ている。
【００１１】この流路形成基板１は、図２に示したよう
に単結晶シリコンウエファに熱酸化法等により酸化珪素
の保護膜を形成した上で、ノズルプレート６を貼着する
側から他方の酸化珪素膜まで異方性エッチングを行なっ
て、他方の面に酸化珪素膜を振動板５として使用するよ
うに構成されている。
に単結晶シリコンウエファに熱酸化法等により酸化珪素
の保護膜を形成した上で、ノズルプレート６を貼着する
側から他方の酸化珪素膜まで異方性エッチングを行なっ
て、他方の面に酸化珪素膜を振動板５として使用するよ
うに構成されている。
【００１２】振動板５の表面の少なくとも圧力発生室２
に対向する領域を覆うように、酸化珪素と圧電材料との
接着の仲介を果たすのに適した白金等の導電材料により
共通電極７が形成されている。
に対向する領域を覆うように、酸化珪素と圧電材料との
接着の仲介を果たすのに適した白金等の導電材料により
共通電極７が形成されている。
【００１３】８は、共通電極７の表面を覆うように形成
されたＰＺＴ等からなる圧電材料層で、圧力発生室２に
対向する領域では、たわみ振動を行わせるのに適した厚
み、例えば１０００ｎｍ程度の厚肉部８ａが、またこれ
の境界近傍では段差部８ｂを介して厚肉部８ａの変位を
阻害しない程度で、かつ十分な絶縁耐力を発揮できる程
度の２００ｎｍ程度の薄肉部８ｃが形成されている。
されたＰＺＴ等からなる圧電材料層で、圧力発生室２に
対向する領域では、たわみ振動を行わせるのに適した厚
み、例えば１０００ｎｍ程度の厚肉部８ａが、またこれ
の境界近傍では段差部８ｂを介して厚肉部８ａの変位を
阻害しない程度で、かつ十分な絶縁耐力を発揮できる程
度の２００ｎｍ程度の薄肉部８ｃが形成されている。
【００１４】圧電材料層８の厚肉部８ａの表面には駆動
電極９が形成されている。駆動電極９は図３に示したよ
うに少なくとも厚肉部８ａからはみ出さず、好ましくは
厚肉部８ａの周縁に露出部８ｄを残す程度のサイズで形
成されている。
電極９が形成されている。駆動電極９は図３に示したよ
うに少なくとも厚肉部８ａからはみ出さず、好ましくは
厚肉部８ａの周縁に露出部８ｄを残す程度のサイズで形
成されている。
【００１５】このような圧電材料層８は、全体を圧電振
動子として必要な厚み１０００ｎｍに形成した後、厚肉
部８ａの領域以外を所定の厚みまでエッチングしたり、
イオンミリングすることにより簡単に形成することがで
きる。
動子として必要な厚み１０００ｎｍに形成した後、厚肉
部８ａの領域以外を所定の厚みまでエッチングしたり、
イオンミリングすることにより簡単に形成することがで
きる。
【００１６】また駆動電極９については、振動領域より
も若干小さなサイズの窓を備えたマスクを用いて金属を
蒸着したり、また露出部８ｄとなる周縁領域だけを選択
的にエッチングすることにより形成することができる。
も若干小さなサイズの窓を備えたマスクを用いて金属を
蒸着したり、また露出部８ｄとなる周縁領域だけを選択
的にエッチングすることにより形成することができる。
【００１７】この実施例において共通電極７と駆動電極
９との間に駆動信号を印加すると、これら電極７、９で
挟まれた圧電材料層８の厚肉部８ａだけが充電されて表
面を凸とするようにたわみ変形する。これにより圧力発
生室２が膨張してインク供給口４を介して共通のインク
室３から圧力発生室２にインクが流入する。
９との間に駆動信号を印加すると、これら電極７、９で
挟まれた圧電材料層８の厚肉部８ａだけが充電されて表
面を凸とするようにたわみ変形する。これにより圧力発
生室２が膨張してインク供給口４を介して共通のインク
室３から圧力発生室２にインクが流入する。
【００１８】所定時間が経過した段階で電極７、９間の
電荷を放電させると、厚肉部８ａが元の状態に復帰して
圧力発生室２を収縮させる。これにより圧力発生室２の
インクが加圧されてノズル開口１０からインク滴として
吐出する。
電荷を放電させると、厚肉部８ａが元の状態に復帰して
圧力発生室２を収縮させる。これにより圧力発生室２の
インクが加圧されてノズル開口１０からインク滴として
吐出する。
【００１９】ところで、共通電極７はその表面全体を圧
電材料層８により覆われていて、圧電材料層８により駆
動電極９と隔てられているから、沿面距離が長く両者間
で放電が生じることがなく、また、非振動領域には圧電
材料層８が薄肉部８ｃとして形成されているから、厚肉
部８ａのたわみ振動が阻害されることなく、圧力発生室
２を確実に膨張、収縮させることになる。
電材料層８により覆われていて、圧電材料層８により駆
動電極９と隔てられているから、沿面距離が長く両者間
で放電が生じることがなく、また、非振動領域には圧電
材料層８が薄肉部８ｃとして形成されているから、厚肉
部８ａのたわみ振動が阻害されることなく、圧力発生室
２を確実に膨張、収縮させることになる。
【００２０】なお、上述の実施例においては流路形成基
板をエッチングする保護膜を振動板に使用しているが、
弾性変形可能な金属の薄板を別部材として流路形成基板
に張設すれば、振動板と共通電極とを１つの部材で兼用
することができる。この場合にはインクに接触する面を
耐蝕性を備えた材料で被覆しておくのが望ましい。
板をエッチングする保護膜を振動板に使用しているが、
弾性変形可能な金属の薄板を別部材として流路形成基板
に張設すれば、振動板と共通電極とを１つの部材で兼用
することができる。この場合にはインクに接触する面を
耐蝕性を備えた材料で被覆しておくのが望ましい。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
ノズル開口に連通する圧力発生室と、外部インク供給手
段に接続する共通のインク室と、圧力発生室と共通のイ
ンク室とを接続するインク供給口を有する流路形成基板
と、流路形成基板の一方の面を封止するとともに圧力発
生室に連通するノズル開口を備えたノズルプレートと、
流路形成基板の他方の面を封止して圧力発生室の容積を
変化させる振動板と、振動板の表面に形成された共通電
極と、共通電極の表面に形成された圧電材料層と、圧電
材料層の表面の圧力発生室に対向する領域に形成された
個別電極とを備えたインクジェット式記録ヘッドにおい
て、圧電材料層を共通電極が形成されている領域の全面
を覆い、かつ圧力発生室に対向する振動領域では厚肉部
として形成したので、駆動電極と共通電極とが圧力発生
室の圧電材料層よりも薄い圧電材料層により隔離され
て、圧力発生室領域での振動を阻害することなく、個別
電極と共通電極とを圧電材料層の面により分離すること
ができ、リークを阻止してたとえ高電圧での駆動が行わ
れた場合にでも安定にインク滴の吐出を可能ならしめ
る。また、ミリングにより除去すべき圧電材料の体積が
少なくなるため、イオンミリング工程の時間を短縮する
ことが可能となる。
ノズル開口に連通する圧力発生室と、外部インク供給手
段に接続する共通のインク室と、圧力発生室と共通のイ
ンク室とを接続するインク供給口を有する流路形成基板
と、流路形成基板の一方の面を封止するとともに圧力発
生室に連通するノズル開口を備えたノズルプレートと、
流路形成基板の他方の面を封止して圧力発生室の容積を
変化させる振動板と、振動板の表面に形成された共通電
極と、共通電極の表面に形成された圧電材料層と、圧電
材料層の表面の圧力発生室に対向する領域に形成された
個別電極とを備えたインクジェット式記録ヘッドにおい
て、圧電材料層を共通電極が形成されている領域の全面
を覆い、かつ圧力発生室に対向する振動領域では厚肉部
として形成したので、駆動電極と共通電極とが圧力発生
室の圧電材料層よりも薄い圧電材料層により隔離され
て、圧力発生室領域での振動を阻害することなく、個別
電極と共通電極とを圧電材料層の面により分離すること
ができ、リークを阻止してたとえ高電圧での駆動が行わ
れた場合にでも安定にインク滴の吐出を可能ならしめ
る。また、ミリングにより除去すべき圧電材料の体積が
少なくなるため、イオンミリング工程の時間を短縮する
ことが可能となる。
【図１】図（イ）、（ロ）は、それぞれ本発明の一実施
例を示す断面図である。
例を示す断面図である。
【図２】同上記録ヘッドの流路構成基板の一実施例を示
す上面図である。
す上面図である。
【図３】駆動電極の配列構造を示す上面図である。
１ 流路形成板 ２ 圧力発生室 ３ 共通のインク室 ４ インク供給口 ５ 振動板 ７ 共通電極 ８ 圧電材料層 ８ａ 厚肉部 ８ｂ 段差 ８ｃ 薄肉部 ８ｄ 露出部 ９ 駆動電極 １０ ノズル開口
Claims (2)
- 【請求項１】 ノズル開口に連通する圧力発生室と、外
部インク供給手段に接続する共通のインク室と、前記圧
力発生室と共通のインク室とを接続するインク供給口を
有する流路形成基板と、該流路形成基板の一方の面を封
止するとともに前記圧力発生室に連通するノズル開口を
備えたノズルプレートと、前記流路形成基板の他方の面
を封止して前記圧力発生室の容積を変化させる振動板
と、前記振動板の表面に形成された共通電極と、該共通
電極の表面に形成された圧電材料層と、前記圧電材料層
の表面の前記圧力発生室に対向する領域に形成された個
別電極とを備えたインクジェット式記録ヘッドにおい
て、 前記圧電材料層が、前記共通電極が形成されている領域
の全面を覆い、かつ前記圧力発生室に対向する振動領域
では厚肉部として形成されているインクジェット式記録
ヘッド。 - 【請求項２】 前記個別電極の周縁が、前記圧電材料層
の厚肉部の周縁よりも内側に位置するように形成されて
いる請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17060696A JPH09327911A (ja) | 1996-06-10 | 1996-06-10 | インクジェットプリンタヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17060696A JPH09327911A (ja) | 1996-06-10 | 1996-06-10 | インクジェットプリンタヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09327911A true JPH09327911A (ja) | 1997-12-22 |
Family
ID=15907977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17060696A Pending JPH09327911A (ja) | 1996-06-10 | 1996-06-10 | インクジェットプリンタヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09327911A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1134321A (ja) * | 1997-07-17 | 1999-02-09 | Mita Ind Co Ltd | インクジェットヘッド |
| 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 |
| US6450626B2 (en) | 1999-12-24 | 2002-09-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Ink jet head, method for producing the same, and ink jet type recording apparatus |
| JP2008087469A (ja) * | 2006-09-08 | 2008-04-17 | Canon Inc | 液体吐出ヘッド及びその製造方法 |
| JP2018157125A (ja) * | 2017-03-21 | 2018-10-04 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電素子、超音波センサー、吐出ヘッド、超音波装置、液体吐出装置及び圧電素子の製造方法 |
-
1996
- 1996-06-10 JP JP17060696A patent/JPH09327911A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1134321A (ja) * | 1997-07-17 | 1999-02-09 | Mita Ind Co Ltd | インクジェットヘッド |
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