JPS5989166A - インクジエツト記録装置の記録ヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、いわゆるオンデマンド型インクジェット記録
装置の記録ヘッドに関し、特に該記録ヘット内の圧力室
の容積を変化させてノズルからインク滴を噴射させる電
気機械変換素子の形状に関するものである。

インクジェット記録装置は、一般に１へめて低騒音で高
速記録が可能なほか、安価な普通紙が使え、現像°定着
等の複雑な処理を必要としない利点をもりている。更に
小径ドツトやドツト間隔縮少にＪ、り高解像力画像記録
を可能とし、漢字・図形などの記録にも有効である。

インクジェット記録装置の記録ヘッドについ−Ｃヶよ、
従来いくつかの方式プ迅開発・実用化され一〇いる。

例えば特公昭５３−１２１３８号公報に示されるようｆ
ｒ、オンデマンド方式と呼ばれろインクジェ／１・記録
方式が近年開発され、？ｒＥ目されている。こｊしＩｉ
記錯のための嘔気信号に応答して電気パルスが記録ヘッ
ドに印加される都度、圧力室の容積変化によっ−Ｃノズ
ルからインク小滴を噴射する方式のインクシエンド記録
装置である。

コニのオンデマンド方式の特徴は、画像信号に対応して
、必要な時だけインクを噴出するので、不要インクを回
収するシステムが不要となり、このたと）、インクの消
費量が少なく、高信頼性を得ることが出来、また記ａ装
置自体も小型軽量で低価格にすることが可能である。ま
た、別の特徴として目１、ひとつの記録ヘッド上に、容
易に多数のチ、ヤンネルを実装できるため、高解像力や
高速印字性能を得ることが出来、またカラー化も容易で
ある。

更にに開方式を実用化したオンデマンド型インクジェッ
ト記録装置として、特公昭５７−２０９０４号公報がｉ
）ろ。これは、一つの記録ヘッド内に複数のノズルを実
装−するという方式をとっている。

第１図および第２図はこの方式を説明する模式的概略図
で、それぞれ断面図およびモ面図を示す。

図にｔバいて、複数のノズル１と、該ノズル１に連通す
る複数の圧力室２と、該圧力室２内にインクタンク６か
らのインクを分配併給する共通の共同インク室３とを備
え、かつ−に開部分１．２．３　ノ＋−記録ヘッドのヘ
ッド基板４の同一面内に配置された構造をなすものであ
る。記録ヘッドは、感光性ガラスをエツチングして前記
ノズル１、圧力室２゜共同インク室３を形成したヘッド
基板４を、複数ンク７からフィルタ６を経てインク供給
管５を通って記録ヘッドの共同インク室３へ供給される
。

共同・インク室３超：、画像のたて方向の画素に対応す
る′？Ｍ、数のノズル１に連通ずる複数の圧力室２に分
岐される。

また各圧力室２の外壁をなす記録ヘッドのヘッド基板４
の一部には、　ｙｍ′ｆ−パルス発生器９に″”Ｔ（”
ｃ　＊（的に接続さｈた圧電変換素子８が接着されて℃
・る。

圧π丁、変換素子８は、前記発生器９がら７１Ｆ、気付
づを受けろと圧力室２の内側−＼撓むことのできイ）適
当／、ｃ可撓・阪で、例えばピエゾＴＩＣ気クリスカル
から成り、２厚ｙｌｌ性薄膜によって圧力室の外壁面に
接着さＪして（・ろ。

この方法においては、電、子パルス発生器９からの′電
気（Ｆ、ｉ号に上り用■犯変換素子８は圧力室２の内方
に急激に撓み、このため生ずる圧力室２の容積〕急激ｆ
：ｃ減少は内部のインクを・ノズル１からインク小滴と
して放出、飛翔させ、対向する記録紙上に到達させてド
ツト記録を達成する。

第３図は、圧電変換素子８を模式的に示した斜視図−Ｃ
’　；Ｇ）す、８Ａは上面−極、８　Ｃ）、ｊ：下面電
極、８Ｂｔユ圧ｍ物質である。一般釦圧な変換素子は電
気エネルギー４機械工ネルキーの変換をする部品で、例
えば該素子の両端に電圧を印加すると力学的ｆ、（歪！
；４・！ＪＦ、する、いわゆる工ｍ効果を発生する。

かか／’Ｉ　ＪＪ尼効果を発生ｆる圧電１．物質として
は、水晶舌の結晶振動子べ・チタン酸バリウム等のセラ
ミッククイグのＴｌｉ、歪振動子があイ）。またそのｆ
ｌｏに磁歪形振動子もあり１．これらを紅称して屯気機
械変Ｊ急素了・と１１了ばれている。

第４図）、１、複数個の圧電変換素子）３ｘ、８ｙ、８
ｚを実装した駆動回路図であり、ｒは印加される信号の
入力端子、ＴＲはトランジスタ、Ｅは電圧、Ｒは抵抗、
ＧＮＤは接地である。また図にお（・て、圧ｖＬ笈換素
子８Ｘ＋８３’＋８ｚのそれぞれ左側は上面電極、右側
は下面電極である。

上記したインクジェット記録ヘッドにお℃・て、圧電変
換素子８を駆動するにはその両面間にｍ圧をかける必要
から、圧電変換素子の両面に電極８Ａ、８Ｃを設けた第
３図に示す構造が取られる。

このため第１図に示すように下面側の電極は基板４に接
着され、回路（接地回路）に接続され、」二面側の電極
はワイヤ１４電極、＜ターン】３を経て回路（駆動回路
９）に接続される。

この様な構成をとる場合、下面側電極を基板に接着する
場合、電気的接続及び機械的に強固な接着結合を確保す
るための技術上の困難さがある。

また、上面側の眠気接続を行うだめのワイヤボンディン
グは接続に多くの工数を必要とする、必ずしも安定した
接続が得られない瞥の問題がある。

ξれらの問題はインクジェット記録装置の高速化、高望
イＷ力化を・目的として多チャンネル化を図る場合に大
きな障害となる。

本発明Ｖま上に述べた従来のインクジェット記録ヘノ、
ドにおける問題を解決することを目的とする。

即ち、本発明によればインクジェット記録装置の記録ヘ
ッド、特にオンデマンド型記録装面のマルチノズル方式
記録ヘッドに′Ｉ６いて、圧電変換素子等の電気機械変
換素子の表裏面に形成されたｍ極面のうち、何れか一面
の電極を反対側の面にまわり込まぜた形状となしたこと
により、外部に導通する接続電極を片側に集中配線可能
になしたこと全特徴とするものである。

このような形状に構成された本発明の電気的機械変換素
子を用いて、インクジェット記録装置のヘッド基板に実
装することにより、下記の如く、信頼性と生産性を向上
し、かつ量産上の諸問題点を解決−することが可能とな
った。

（ａ）　　ヘッド基板上に導電性ペイントを用いてプリ
ントされた導電性パターンの所定位置１（、圧Ｍ、変換
素子を位置決めして接着するのみで完了するので作業性
、生産性が極めて良い。

（ｂ）　　適当な治具を用いて複数校の圧電変換素子を
一度に接着することができるので、生産性、作業性が優
れている。

（ｃ）　　高価でかつ取扱の面倒な金線を用いる必要が
なくなった。

（ｄ）　　高価なワイヤボンディング装置を不要とする
ので、設備費用が低減できる。

（、）　　金線を全く不要とするので、断線、接続不良
が皆無である。

（ｆ）　　ワイヤボンディングやノ・ンダ付は等の加熱
工程がないので、圧電変換素子やｎｔ電極面破壊したり
特性を損なうことがない。

以下、図面に従って本発明を具体的に説明する。

第５図は、本発明による電気機械変換素子、例えば圧電
変換素子の概略を示す斜視図である。図において、１０
８Ｂは圧電物質で前記圧電効果を発生する結晶あるいは
七ラミック等である。１０８Ａは上面電極であって、上
記圧電物’Ｎ　１０８Ｂの一側面をまわり込んで下面の
一部に達している形状をなす。１０８Ｃは下面ｍ椋であ
って、前記上面電極１０８Ａとｔよ圧電物質１０８Ｂを
介して対面状態１ｔｃ　’ｆｆ！成されているが、先の
上面電極１０８へのまわり込２部の一端とは一定の空隙
２保っている。このよ５／、ｃ形状に構ＤＶ、された上
面電極および下面電極においてｋＸ、前記圧電効果によ
る歪み発生に関与するのは、下面電極１０８ｃの全長り
に相当する部分である。そしてこの下面ｗＬ極１０８Ｃ
は接地ＧＮＤへ、上面電極１０８　Ａの下面まわり込み
部は歌子パルス発生器９Ｖｌそれぞれ接続され、両電極
１’）ＩＩに正圧が印加されると、上記の長さしの部分
の圧電物質が圧電効果により変形する。

第６図は、７個のノズル１（）１の系列より成る具体的
構成のインクジェット記録装置の記録ヘッドを示す余）
同図であり、本発明による圧電変換素子を実装した状態
を示している。

また第７図は、本発明の圧ｍ７Ｊ′換素子を上記記録ヘ
ッドのヘッド基板上に接着するために、予めヘッド基板
上にプリントされた導電性パターンな示′１−　ｅｌｌ
同図ある。第６図、第７図に従って、本発明による圧電
変換素子をヘッド基板に実装する一実施例を工程順に説
明する。

（１）　　感光性ガラスにより形成されたセラミックス
等の絶縁性ヘッド基板１０４の平面上に、導電性ペイン
トによって導電性パターン１１０および１１３をプリン
トする。パターン１１０は圧電変換素子１０８の下面電
極１０８Ｃの形状にほぼ一致した形状をなし、７個のノ
ズル１０１に連通する７個の圧力室（不図示）の外壁部
に対応する位置に７個所描かれ、更にこれら７個のパタ
ーンは共通の導通パターンｌｌ０Ａ”’Ｃ−結ばれ、リ
ード線パターン１１０Ｂで引きまわされて、コンタクト
端子部１１０Ｃに達し、コネクタ１１２に接続して外部
で接地状態をなしている。１１３は上面電極１０８Ａの
下面まわり込み部に相当する導電性パターンであり、７
個の独立した形状をなし、７木のリード線パターン１１
３Ａによって引きまわされてコンタクト端子部１１３　
Ｂに達し、前記コネクタ１１２に接続して外部のＴＵ子
パルス発生器（不図示）（τ接続している。これらの導
電性パターンは一回のプリントによって形成される。

（２）ヘッド基体１０４を加熱して、前記導ＴＩＥ性パ
ターンを焼付硬化させろ。こｉｔによって導電性ペイン
トの−、ラド基体への結合を強固にする。

（３）前記導電性パターン上にエポキシ系導電性接着剤
を塗布して薄膜を形成する。

（４）　　Ｒ’ｌ　４　ｍ性ハｐ　−７１１０，１１３
上ノ所定位１ｈ′に、７個の前記圧ｍ変換素子１０８を
位置決めして載せ抑圧・接着する。この際、圧ｍ変換素
子の上面電極１０８への下面まわり込み部がパターン１
１３に一致さぜる。

（５）　　ヘッド基体１０４を加熱して、前記エポキシ
糸導ｍ性接着剤を硬化させ、各圧ｍ変換素子の下面と導
電性パターンとの接着を強固にする。

以上のように、７個の圧ｍ変換素子１０８を同時に接着
−４−ろブ、−けで、すべての圧電変換素子の一ヒ下Ｑ
ｌ、極とリード端子との屯急曲接ｈ１け完了する。

第８図は、圧電変換素子２０８をヘッド基体２０４の平
面上に、はぼ全円周にわたって放射状に配〆ｔＬ　”Ｃ
構成したマルチノズル形インクジェット記録装置の記録
ヘッドの平面図であり、左半分は導電性パターン２１０
，２１３の形状を示し、右半分はこれに複数個の圧電変
換素子２０８を接着した状態を示す。図において、２１
０は圧電変換素子２０８の下面電極の面如接着され、共
通のアース電極をなしている。２１３はと面電極の下面
まわり込み部に接着され、それぞれリード線パターンと
通じている。

尚２０１は複数個のノズルであって、前記圧な変換素ｒ
の電極面とは直角をなして開口し、インク滴を噴射する
。このようにマルチノズル化して大型化したヘッド基体
においては、前述のワイヤボンディング装置での作業は
回船であるが、本発明の圧電変換素子と図示の導な性パ
ターンと分用（・れば容易・確実に接着と一気接続が同
時に完了する。

第９図は、前記マルチノズル化した記録ヘッド上尾放射
状配列した圧電変換素子の好適な形状とし゛Ｃ台形状平
面になしたものの企１視図でｔ）る。こコーｃ３ｏｓｃ
：ｔｄ下１７ｉｉｆｆ１％、３０１３８１よ圧ｍ、物７
’ｉ、　３０８Ａはその一部？Ｔ面にまわり込ませた形
状の上面電極で、ｌ−）ろ。

第１０図し、円形状の圧電変換素子４０８を用いた記（
−六ヘッドの一実施例を示す斜視図である。圧ｍ変換素
子４０８ｔよ一部］：わり込み形状をな−を下面電極４
０８Ａ、圧７■物質４０８Ｂ、下面青を極４０８Ｃ力Ａ
らｆ：ｉ成さｉｔていイ）。一方、ヘッド基体４０４０
面上には、下面電極４０８Ｃの接着面をなし共通のアー
ス電極をなす導電性パターン４１０と、十面市、極４０
８への５トわり込シ部の接着面を形成する導電性・くタ
ーン４１３、および各リード線パターンが形成さえｔで
いろ。尚、各圧ｍ変換素子の下方には圧力室およびノズ
ル４０１が対応して作られ記録ヘッド６二溝成して（・
る。

す、上、主に圧１’を変換素子について説明したが、Ｘ
ｌ）、包エネル・Ｖ−を機械エネルギーに変換する素子
として、その仙に磁歪形振動子等を含めた広く大学面歪
・”ノを生じせしめるヰし急機械変換素子に対し、本発
明の川、棒形状とこれに伴ううｈＦｆＩ性・ぐターンを
用いることが可能で２）る。

ヤだ上述の圧電変換素子は、圧電物質が単層をなすいわ
ゆるユニモルフ圧ついて説明したｈ−１正東物質が二層
構成をなすいわゆるバイモルフにも、本発明のまわり込
み形式の電極構造を用いるととは勿論可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はオンデマンド型インクジェット記
録装置の記録ヘッドの模式的概略断面図］ｄよび平面図
、第３図は従来の圧電変換素子の余（同図、７４４　ｒ
Ａは圧電変換素子の駆動回路、第５図ｔｉｔ本発明によ
る圧電変換素子の概略を示す余（同図、第６図および第
７図は本発明による圧■変換素：ｆ奈用（・た具体的記
録・ヘッドの構成を示す劇同図、第８図は一１ルチノズ
ルを有する記録ヘッドにおＮ’る一臂施例を示す平面図
、第９図、第１０図−一本発明の圧Ｎ変換素子の１１１
１の実施例を示す斜視図ごある。 １０４．２０４，３０４，４０４・・・・・・へ、ド基
ｒ本１０８　、２０８　、３０８　、４０８・・・・・
・圧１江変換素子１１０．２１０，４１０・・・・・・
導ｔに性パターン（アース極）１１：（，２１３，４１
３・・・・・・導電性パターン（信号枠）１０８Δ、３
０８Ａ、４０Ｂ　　・・・　・・・　」二面　■尤極代
理人　桑　原　義　美 手続補正書。 １１ｒ’＋和５９イ１し′ｊｊ３日 特ＲＴ　Ｉｉ’Ｊ％　ｉ’ｒ若４７３和宍殿１、　　ｌ
’ｌσ）１′示 １１召ｍ５７年特１、′）窄Ｉ第　２００８４３　−リ
ン光１１１１σ）名【イ１゜ インクジ、７トけ」］む装間、の記録へ、ド３　補ＩＩ
４艷る７１ ＝Ｉｆｆｌとの間代　↑’、ｆ　ｌｉ’ｌ出願人住　ｊ
ツ１　　　東ｉ；１゛都新宿区西新宿１丁１１２６番２
り名　Ｊ？１：　　（＋２７１小西六写真工業株式会社
−イ１２表取締役−−Ｊｌドー丼＝−Ａ←追ト４代理人 〒１９１ 居　所　　東ｓａｃ　ｆ？ｌ（ｌ’ｌ　：ＩＩＩ■ｊｒ
さくら町１計地小西六７ＪＰ、工業株式会ネ１１〕ｉ 自　　発 ６、補正の対象 明細１ワの「発明の詳細な説明」の欄 ７、　補正の内容 （１）　　発明の詳細な説明

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力Ｙニ気信号パルスが印加される都度、記録ヘ
   ッドの圧力室の容積を電気機械変換素子によって変化さ
   せてノズルからインク滴を噴射させる方式のインクジェ
   ット記録装置の記録ヘッドにおいて、前記電気機械変換
   素子の表層面に形成された電極部のうち何れか一面の電
   極を反対側の面にまわり込ませた形状となしたことを特
   徴とするインクジェット記録装面の記録ヘッド。
2. （２）前記１℃気（幾械変換素子がｍ歪振動子であるこ
   と全特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のインクシ
   エンド記録装置の記録ヘッド。
3. （３）前記記録ヘッド」二にパターン状の導電性被膜を
   形成し、該被膜上に前記電気機械変換素子を接着す４）
   ことにより、該被膜を前記ＨＬ気（凋械変換素子のリー
   ド端子となしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載のインクジェット記録装置の記録ヘッド。