JPH10264387A - インクジェット記録ヘッドとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧電素子の発生力が、損失なく安定して振動
板へ伝達できることを目的とする。 【解決手段】 積層圧電素子１２にインク吐出時に印可
する電圧の１／２の電圧を印加し、積層圧電素子１２を
伸長させながら、振動板５と積層圧電素子１２の接合せ
しめ、印字待機状態において、前記振動板５の薄肉部が
前記積層圧電素子１２側へ変位して固定した構成からな
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、インク液滴を画像
記録媒体上へ選択的に付着させるインクジェット式プリ
ンタの記録ヘッドとその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】積層圧電素子の積層方向の変位（ｄ３
３）を利用してインク室の壁の一つを形成した振動板を
変位させてインク室内に充填したインクを加圧し該イン
ク室に連通するノズル孔よりインクを吐出する。その構
成の概要を図３に示す。積層圧電素子１００の一端がイ
ンク室１０２の一つを形成した振動板１０１に接着固定
され、前記積層圧電素子１００が非通電状態において、
前記振動板１０１の薄肉部が変形を伴わないような位置
に固定されている。印字信号により積層圧電素子１００
を伸長させて振動板１０１をインク室１０２のインク体
積減少方向に変形させて、インクに圧力を与えインク滴
を図示していないノズル孔より吐出する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的とすると
ころは、圧力発生装置の変形によりインク流路内に圧力
を発生させ、それによってインク流路内のインクを噴射
するインクジェット記録ヘッドにおいて、待機状態にお
けるインク室内のインク体積の確保と振動板の変形量を
抑え、インク室の壁に加わる振動板の張力を軽減し、ク
ロストークや圧力損出の軽減による吐出力の向上を計
る。

【０００４】

【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、圧力室の一つを形成する振動板とこれに一対
一に対応、配置される積層圧電体とは結合状態をとり、
前記振動板は前記圧電体によって変位され、圧力室内の
インク圧力を高め、ノズルからインク滴を吐出させるイ
ンクジェットヘッドにおいて、前記積層圧電体が非通電
状態において、前記振動板の薄肉部が前記積層圧電体側
へ変位してなるようにしたことを特徴とする。さらに、
その製造方法においては、前記振動板と前記積層圧電体
の接合時に前記積層圧電体に電圧を印加して接合せしめ
ることを特徴とするインクジェット式印字ヘッドの製造
方法。

【０００５】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施例を説明する
ためのインクジェット記録ヘッドの概要構成を表わす分
解斜視図である。図２は本発明の実施例を説明するヘッ
ド完成体の一つの圧力室の部分を取り出した断面図であ
る。以下これらの図を用いて実施例を説明する。

【０００６】インクジェットヘッドはインク室と圧力発
生源とで構成されており、図１に示すように、圧力発生
源となる積層圧電体９は、圧電効果を有する２０μｍ程
度の薄いペースト状の圧電材料板１５上に銀を主成分と
するペースト状の電極層１６を積層し、さらに圧電材料
板１５と電極層１６を順次複数積層した後に焼成するこ
とで形成される。積層圧電体９はセラミック等の絶縁材
料からなる絶縁性基板１０上に接着する。さらに積層圧
電体９の上面からワイヤーソーなどの機械加工手段で溝
加工を施すことにより積層圧電体９を独立に駆動可能な
積層圧電素子１２に分割し圧電素子ユニット１４を形成
する。外部からの電力はＦＰＣ（フレキシブル、プリン
ト、ケーブル）１３で供給され端部付近で裸線化した線
状の接点２４ａと集電極２２ａ、集電極２２ｂとをハン
ダ付け等の方法で電気的に接続する。積層圧電素子１２
の電極層１６は一つ一つの圧電材料板の両面に形成され
一方が端面の集電極１１ａに露出し、他方が対向する端
面の集電極１１ｂに露出している。集電極１１ａ，１１
ｂは積層圧電体９にクロム、ニッケル、金を順次真空蒸
着法等の薄膜形成手段を施すことによって形成する。積
層圧電体９の集電極１１ａと集電極１１ｂ間に電圧を印
加すると一つ一つの圧電材料板１５に電界が発生し一つ
一つの圧電材料板１５は厚さ方向に微小な寸法だけ伸
び、その集積として積層圧電体９は厚さ方向に必要量変
位する。

【０００７】このように絶縁性基板１０と積層圧電体９
とＦＰＣ１３によって構成された圧電素子ユニット１４
の分割された積層圧電素子１２にインク吐出時に印可す
る電圧の１／２の電圧を印加して、積層圧電素子１２を
その厚み方向に伸長させる。そして中央部に窓が形成さ
れた樹脂材料からなる固定部材８に挿入し、積層圧電素
子１２で絶縁性基板１０の接着面と反対側の面である自
由端面と、固定部材８の上面が平坦になるようにした後
に、絶縁性基板１０と固定部材８との間の隙間に接着剤
を充填して圧電素子ユニット１４を固定部材８に固定す
る。

【０００８】このようにして積層圧電素子１２の自由端
面とで形成された平面上に、薄い振動板５を積層する。
振動板５は積層圧電素子１２の自由端と固定部材８の上
面と接着される。ここで振動板５は電鋳法によって形成
した数μｍ程度ニッケル板である。

【０００９】さらに積層圧電素子１２の一つ一つに対応
した溝４とインク供給口７とを備え樹脂材料で形成した
流路基板３を振動板の上面に接着する。そして流路基板
３の溝４と振動板５でインク室６を形成する。さらに複
数のノズル孔２を設けてあるノズル板１をインク室６に
対して直角面に接着する。以上がヘッド構成である。

【００１０】図２に従って、本発明の実施例を詳しく述
べる。図２はヘッド完成体のインク室の一つの部分を取
り出した断面図であり、振動板５の動きを示したもので
ある。流路基板３の溝４の底面には振動板５が接合し、
インク室６を形成している。振動板５の実線表示は積積
層圧電素子１２の自由端面と振動板５との接合時に積層
圧電素子１２に印可した電圧（実印字駆動電圧の１／
２）を開放し、放電した状態を表わしている。振動板５
の薄肉部は積層圧電素子１２側へ変位して積層圧電素子
１２と接合している。積層圧電素子１２に実印字駆動電
圧を印可することで積層圧電素子１２は伸長し、点線の
様に振動板５が変形される。振動板５の変位量は支点に
対して対象になっている。

【００１１】

【発明の効果】本発明の実施例におけるインクジェット
ヘッドの構成によると、印字待機状態におけるインク室
内のインク体積の増加と振動板の変位に伴う振動板自身
の発生する張力が最少となる。このことで積層圧電素子
への変位抑制が減り、体積変化量が増し、吐出力が向上
する。また、流路基板のインク室の壁の変形が抑えられ
るのでクロストークがなくなる。その結果、積層圧電素
子の変位を忠実且つ効率良くインク室に伝えることがで
きできるようになり、インク吐出の安定したヘッドを得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の構成を示す分解斜視図。

【図２】本発明の実施例を説明する部分断面図。

【図３】従来技術の問題を説明する部分断面図。

【符号の説明】

１ ノズル板 ３ 流路基板 ５ 振動板 ８ 固定部材 １０ 絶縁性基板 １１ａ，１１ｂ 集電極 １２ 積層圧電素子 １３ ＦＰＣ １４ 圧電ユニット ２６ 固定部材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 積層圧電素子の積層方向の変位（ｄ３
   ３）を利用してインク室の一つの壁を形成する振動板を
   変形させてインク室内に充填したインクを加圧しインク
   室に連通するノズルよりインク滴を噴射するインクジェ
   ット記録ヘッドにおいて、前記積層圧電素子が非通電状
   態において、前記振動板の薄肉部が前記積層圧電素子側
   へ変位して固定なるようにしたことを特徴としたインク
   ジェット式印字ヘッド。
2. 【請求項２】 請求項１記載のインクジェット式印字ヘ
   ッドにおいて、前記振動板と前記積層圧電素子の接合時
   に前記積層圧電素子に電圧を印加して接合せしめること
   を特徴とするインクジェット式印字ヘッドの製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載のインクジェット式印字ヘ
   ッドにおいて、前記振動板と前記積層圧電素子の接合時
   に前記積層圧電素子にインク吐出時に印可する電圧の１
   ／２の電圧を印加して接合せしめることを特徴とするイ
   ンクジェット式印字ヘッドの製造方法。