JP3171213B2 - インクジェット式印字ヘッド - Google Patents
インクジェット式印字ヘッドInfo
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
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- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
- B41J2/14233—Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
- B41J2002/1425—Embedded thin film piezoelectric element
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット式
プリンタに用いる印字ヘッドに関する。
プリンタに用いる印字ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】インクジェット式印字ヘッドは、図１３
に示すようにインクタンクを構成する容器の壁面に複数
のノズル開口を形成すると共に、各ノズル開口と対応す
るように伸縮方向を一致させて圧電素子４３０を配設し
て構成されている。この印字ヘッドは、駆動信号を圧電
素子に印加して圧電素子を伸縮させ、この時に発生する
インクの動圧によりインク滴をノズル開口４２１から吐
出させて印刷用紙にドットを形成するものである。この
印字ヘッドは、ガラスやプラスチックの基板と、ガラス
やプラスチック等の薄板からなる弾性振動板との間に複
数のインク溜部、いわゆるインクキャビティを形成し、
インクキャビティの面積程度に切断された両面に電極を
備えた圧電体の板をインクキャビティの上に弾性振動板
に接着して構成されている。
に示すようにインクタンクを構成する容器の壁面に複数
のノズル開口を形成すると共に、各ノズル開口と対応す
るように伸縮方向を一致させて圧電素子４３０を配設し
て構成されている。この印字ヘッドは、駆動信号を圧電
素子に印加して圧電素子を伸縮させ、この時に発生する
インクの動圧によりインク滴をノズル開口４２１から吐
出させて印刷用紙にドットを形成するものである。この
印字ヘッドは、ガラスやプラスチックの基板と、ガラス
やプラスチック等の薄板からなる弾性振動板との間に複
数のインク溜部、いわゆるインクキャビティを形成し、
インクキャビティの面積程度に切断された両面に電極を
備えた圧電体の板をインクキャビティの上に弾性振動板
に接着して構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、同一基
板にノズル開口、インクキャビティ、インク溜部を形成
する関係上、印字ヘッドの面積が大きくなり、また１つ
の構成要素に不具合が生じた場合には、ドット抜けによ
り印字ヘッドとしては実用上使用できなくなり、特に多
数のノズルを設けようとすると歩留まりが低下し易く、
コストの低減が困難であるという問題がある。本発明
は、このような事情に鑑みてなされたものであって、小
型で、かつ製造コストの低減が可能で、しかも高い信頼
性を有する多数のノズルを備えたインクジェット式印字
ヘッドを提供することである。
板にノズル開口、インクキャビティ、インク溜部を形成
する関係上、印字ヘッドの面積が大きくなり、また１つ
の構成要素に不具合が生じた場合には、ドット抜けによ
り印字ヘッドとしては実用上使用できなくなり、特に多
数のノズルを設けようとすると歩留まりが低下し易く、
コストの低減が困難であるという問題がある。本発明
は、このような事情に鑑みてなされたものであって、小
型で、かつ製造コストの低減が可能で、しかも高い信頼
性を有する多数のノズルを備えたインクジェット式印字
ヘッドを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明の印字ヘッドは、外部からインクの供給
を受けるインク供給路及びインク滴を吐出するノズルが
形成されたインク供給路形成部材と、弾性変形する弾性
振動板を介して加圧されるインクキャビティが形成さ
れ、かつ前記弾性振動板の表面に固定されて前記インク
キャビティに対応して変位する圧電体を備えたインクキ
ャビティ形成部材とを積層固定するとともに、前記イン
クキャビティ形成部材が前記インク流路形成部材よりも
内側に位置して前記インク供給路の一端側がインクキャ
ビティ形成部材と重ならない領域に延長され、かつ前記
インクキャビティの一端部側が前記インク供給路と上下
関係となるように位置し、また前記インクキャビティが
連通流路を介して前記ノズルと前記インク供給路とに連
通されている。
るために本発明の印字ヘッドは、外部からインクの供給
を受けるインク供給路及びインク滴を吐出するノズルが
形成されたインク供給路形成部材と、弾性変形する弾性
振動板を介して加圧されるインクキャビティが形成さ
れ、かつ前記弾性振動板の表面に固定されて前記インク
キャビティに対応して変位する圧電体を備えたインクキ
ャビティ形成部材とを積層固定するとともに、前記イン
クキャビティ形成部材が前記インク流路形成部材よりも
内側に位置して前記インク供給路の一端側がインクキャ
ビティ形成部材と重ならない領域に延長され、かつ前記
インクキャビティの一端部側が前記インク供給路と上下
関係となるように位置し、また前記インクキャビティが
連通流路を介して前記ノズルと前記インク供給路とに連
通されている。
【０００５】
【作用】流路要素が、インク供給路形成部材とインクキ
ャビティ形成部材とに分離して形成されているため、各
部材の歩留まりが向上し、多数のノズルを備えた印字ヘ
ッドのコストが低減し、また流路要素を階層的に構成し
て、上下関係となるよう配置することができ、全体の面
積を縮小できる。
ャビティ形成部材とに分離して形成されているため、各
部材の歩留まりが向上し、多数のノズルを備えた印字ヘ
ッドのコストが低減し、また流路要素を階層的に構成し
て、上下関係となるよう配置することができ、全体の面
積を縮小できる。
【０００６】
【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、本発明のイン
クジェット式印字ヘッドの一実施例を示す上面図であ
り、図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ断面構造を示す図で
ある。圧電体１０２は、薄板状に形成されていて、イン
クキャビティ１０６に対応するように弾性振動板１０３
の表面に形成された個別電極１０５の表面に固定されて
いる。圧電体１０２の下方、つまり弾性振動板１０３に
は個別電極１０５が、また圧電体１０２の表面には共通
電極１０４が形成されている。
した実施例に基づいて説明する。図１は、本発明のイン
クジェット式印字ヘッドの一実施例を示す上面図であ
り、図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ断面構造を示す図で
ある。圧電体１０２は、薄板状に形成されていて、イン
クキャビティ１０６に対応するように弾性振動板１０３
の表面に形成された個別電極１０５の表面に固定されて
いる。圧電体１０２の下方、つまり弾性振動板１０３に
は個別電極１０５が、また圧電体１０２の表面には共通
電極１０４が形成されている。
【０００７】個別電極１０５は、圧電体毎に独立して圧
電体１０２の非形成領域まで圧電体１０２の長手方向に
延長して形成され、外部から駆動信号が印加される。個
別電極１０５の引出部１０５ａは、途中で分断されてい
て、他方の引出部１０５ｂとの間に抵抗体１１１が接続
されている。そして、各個別電極１０５の引出部１０５
ａは、個別電極１０５の配列ピッチよりも大きくなるよ
うに形成されている。
電体１０２の非形成領域まで圧電体１０２の長手方向に
延長して形成され、外部から駆動信号が印加される。個
別電極１０５の引出部１０５ａは、途中で分断されてい
て、他方の引出部１０５ｂとの間に抵抗体１１１が接続
されている。そして、各個別電極１０５の引出部１０５
ａは、個別電極１０５の配列ピッチよりも大きくなるよ
うに形成されている。
【０００８】これら圧電体１０２、弾性振動板１０３、
共通電極１０４、個別電極１０５、及び抵抗体１１１に
より圧力発生部材１０１が構成されている。
共通電極１０４、個別電極１０５、及び抵抗体１１１に
より圧力発生部材１０１が構成されている。
【０００９】圧力発生部材１０１の下面には、インクキ
ャビティ１０６、その下方にインク供給量制御ノズル１
０９が、その下方にインク供給路１０８、さらにその下
方にノズル１１０が位置している。インクキャビティ１
０６、インク供給量制御ノズル１０９、インク供給路１
０８は、それぞれ異なる板状の部材９０１、９０２、９
０３に形成され、またノズル１１０はノズルプレート１
０７に穿設されている。部材９０１と弾性振動板１０３
と積層してインクキャビティ形成部材が、また部材９０
２、９０３、ノズルプレート１０７とを積層してインク
供給路形成部材が形成されている。
ャビティ１０６、その下方にインク供給量制御ノズル１
０９が、その下方にインク供給路１０８、さらにその下
方にノズル１１０が位置している。インクキャビティ１
０６、インク供給量制御ノズル１０９、インク供給路１
０８は、それぞれ異なる板状の部材９０１、９０２、９
０３に形成され、またノズル１１０はノズルプレート１
０７に穿設されている。部材９０１と弾性振動板１０３
と積層してインクキャビティ形成部材が、また部材９０
２、９０３、ノズルプレート１０７とを積層してインク
供給路形成部材が形成されている。
【００１０】この実施例では、インクキャビティ１０
６、圧電体１０２ともに、各列複数個ずつ２列に配置さ
れ、各列の対向する側にノズル１１０が配置され、また
離間した側にインク供給量制御ノズル１０９が位置して
いる。なお、ノズル１１０とインクキャビティ１０６と
の間には部材１０２、９０３が存在するが、これらの部
材には図１０、図１１に示すようにインクキャビティの
幅よりも小さく、かつノズル１１０の直径よりも大きな
貫通孔１１２、１１３を穿設して連通孔１１４が形成さ
れている。
６、圧電体１０２ともに、各列複数個ずつ２列に配置さ
れ、各列の対向する側にノズル１１０が配置され、また
離間した側にインク供給量制御ノズル１０９が位置して
いる。なお、ノズル１１０とインクキャビティ１０６と
の間には部材１０２、９０３が存在するが、これらの部
材には図１０、図１１に示すようにインクキャビティの
幅よりも小さく、かつノズル１１０の直径よりも大きな
貫通孔１１２、１１３を穿設して連通孔１１４が形成さ
れている。
【００１１】インク供給路１０８は、各列のインクキャ
ビティ１０６に一部がラップするように平行に形成さ
れ、前述のインク供給量制御ノズル１０９を介してイン
クキャビティ１０６に連通し、また端部領域で一体とな
って略「Ｕ」字状に形成されている。
ビティ１０６に一部がラップするように平行に形成さ
れ、前述のインク供給量制御ノズル１０９を介してイン
クキャビティ１０６に連通し、また端部領域で一体とな
って略「Ｕ」字状に形成されている。
【００１２】さらに後述する製造方法を示す図３、図４
からも明らかなように、圧電体１０２の下側に形成され
る個別電極１０５は、その幅Ｗ1が、インクキャビティ
１０６の幅ｗ３よりも狭くなるように形成され、また圧
電体１０２は、その幅ｗ２がインクキャビティ１０６の
幅ｗ３よりも狭く、かつ個別電極１０５の幅Ｗ1よりも
広くなるように形成されている。また、抵抗体１１１
は、弾性振動板１０３、部材９０１〜９０３が全て重な
る領域で個別電極１０５の引出部１０５ａ、１０５ｂに
接続されている。
からも明らかなように、圧電体１０２の下側に形成され
る個別電極１０５は、その幅Ｗ1が、インクキャビティ
１０６の幅ｗ３よりも狭くなるように形成され、また圧
電体１０２は、その幅ｗ２がインクキャビティ１０６の
幅ｗ３よりも狭く、かつ個別電極１０５の幅Ｗ1よりも
広くなるように形成されている。また、抵抗体１１１
は、弾性振動板１０３、部材９０１〜９０３が全て重な
る領域で個別電極１０５の引出部１０５ａ、１０５ｂに
接続されている。
【００１３】インクは、インク供給路１０８からインク
量制御ノズル１０９を通り、インクキャビティ１０６に
蓄えられ、抵抗体１１１を形成した個別電極１０５より
伝達された駆動信号により、圧電体１０２の伸縮運動の
繰り返しにより、ノズル１１０からインクが押し出さ
れ、インク滴吐出後にインク供給路１０８からインク供
給量制御ノズル１０９を経由してインクキャビティ１０
６にインクが供給される。
量制御ノズル１０９を通り、インクキャビティ１０６に
蓄えられ、抵抗体１１１を形成した個別電極１０５より
伝達された駆動信号により、圧電体１０２の伸縮運動の
繰り返しにより、ノズル１１０からインクが押し出さ
れ、インク滴吐出後にインク供給路１０８からインク供
給量制御ノズル１０９を経由してインクキャビティ１０
６にインクが供給される。
【００１４】次に上述した印字ヘッドの製造方法につい
て説明する。まず、圧力発生部材１０１を製造する。こ
こで、選択する抵抗体材料により圧電体材料との焼成条
件（温度、雰囲気等）が異なるため、圧電体１０２と抵
抗体１１１を同時に焼成できる場合とできない場合とが
ある。
て説明する。まず、圧力発生部材１０１を製造する。こ
こで、選択する抵抗体材料により圧電体材料との焼成条
件（温度、雰囲気等）が異なるため、圧電体１０２と抵
抗体１１１を同時に焼成できる場合とできない場合とが
ある。
【００１５】．同時焼成が可能な場合 ドクターブレード法、押し出し法等によりアルミナ（Ａ
ｌ2Ｏ3）、ジルコニア（ＺｒＯ2 ）、ＰＺＴ等の材料を
用いてグリーンシートを形成し、乾燥後に焼成して弾性
振動板１０３を得る。ここでの弾性振動板１０３を形成
する材料は、圧電体１０２との同時焼成時の熱膨張係数
の差による圧力発生部材１０１の歪みを防止する為、圧
電体１０２に近い熱膨張係数の材料を選択するのが望ま
しい。
ｌ2Ｏ3）、ジルコニア（ＺｒＯ2 ）、ＰＺＴ等の材料を
用いてグリーンシートを形成し、乾燥後に焼成して弾性
振動板１０３を得る。ここでの弾性振動板１０３を形成
する材料は、圧電体１０２との同時焼成時の熱膨張係数
の差による圧力発生部材１０１の歪みを防止する為、圧
電体１０２に近い熱膨張係数の材料を選択するのが望ま
しい。
【００１６】次に、弾性振動板１０３の表面に図３に示
すように、個別電極１０５、引出部１０５ａ、及び抵抗
体１１を形成する分断部４０１を空けて引出部１０５ｂ
を、Ａｇ−Ｐｄ等のスクリーン印刷法等により形成し、
乾燥する。ついで図４に示すように個別電極１０５の表
面にチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の焼成後に圧電
体１０２となる、いわゆる圧電体の前駆体をインクキャ
ビティ１０６の位置に対応させて形成する。圧電体１０
２の形成方法としては、インクキャビティ１０６に対応
させてスクリーン印刷法によりペースト状の圧電材料を
選択的に印刷形成する方法（以下、印刷法と称す。）
と、グリーンシート状の圧電材料をプレス法等により所
望の形状に成形し、それを弾性振動板１０３に転写する
方法（以下、転写法と称す。）との２つの方法がある。
すように、個別電極１０５、引出部１０５ａ、及び抵抗
体１１を形成する分断部４０１を空けて引出部１０５ｂ
を、Ａｇ−Ｐｄ等のスクリーン印刷法等により形成し、
乾燥する。ついで図４に示すように個別電極１０５の表
面にチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の焼成後に圧電
体１０２となる、いわゆる圧電体の前駆体をインクキャ
ビティ１０６の位置に対応させて形成する。圧電体１０
２の形成方法としては、インクキャビティ１０６に対応
させてスクリーン印刷法によりペースト状の圧電材料を
選択的に印刷形成する方法（以下、印刷法と称す。）
と、グリーンシート状の圧電材料をプレス法等により所
望の形状に成形し、それを弾性振動板１０３に転写する
方法（以下、転写法と称す。）との２つの方法がある。
【００１７】印刷法は、ＰｂＯ、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、及
び添加剤を調合、混合した後、８００〜１０００℃で仮
焼、粉砕しバインダーを添加してＰＺＴのペーストを作
る。インクキャビティ１０６に対応した所望の形状にパ
ターニングした４００〜１０００メッシュ程度のスクリ
ーンマスクにより、予め個別電極等１０５、１０５ａ、
１０５ｂが形成された弾性振動板１０３の表面にＰＺＴ
ペーストを印刷し、乾燥する。
び添加剤を調合、混合した後、８００〜１０００℃で仮
焼、粉砕しバインダーを添加してＰＺＴのペーストを作
る。インクキャビティ１０６に対応した所望の形状にパ
ターニングした４００〜１０００メッシュ程度のスクリ
ーンマスクにより、予め個別電極等１０５、１０５ａ、
１０５ｂが形成された弾性振動板１０３の表面にＰＺＴ
ペーストを印刷し、乾燥する。
【００１８】一方、転写法は、ＰｂＯ、ＴｉＯ2、Ｚｒ
Ｏ2、添加剤を調合、混合した後８００〜１０００℃で
仮焼、粉砕しバインダーを添加してＰＺＴのペーストを
作り、これをドクターブレード法、押し出し法などで厚
み管理されたＰＺＴのシート（グリーンシート）をつく
る。次に、図７に示すようにグリーンシートをプレス法
等で定盤３０１に広げられた剥離性が高いシート３０３
の表面に、インクキャビティ１０６に対応した所望の形
状に打ち抜いて圧電材料３０２を形成する。更に、これ
を図８に示すように個別電極１０５を形成した弾性振動
板１０３と位置合わせを行い押圧することにより、シー
ト３０３の圧電材料３０２を弾性振動板１０３の個別電
極の表面に転写し、その後に乾燥する。
Ｏ2、添加剤を調合、混合した後８００〜１０００℃で
仮焼、粉砕しバインダーを添加してＰＺＴのペーストを
作り、これをドクターブレード法、押し出し法などで厚
み管理されたＰＺＴのシート（グリーンシート）をつく
る。次に、図７に示すようにグリーンシートをプレス法
等で定盤３０１に広げられた剥離性が高いシート３０３
の表面に、インクキャビティ１０６に対応した所望の形
状に打ち抜いて圧電材料３０２を形成する。更に、これ
を図８に示すように個別電極１０５を形成した弾性振動
板１０３と位置合わせを行い押圧することにより、シー
ト３０３の圧電材料３０２を弾性振動板１０３の個別電
極の表面に転写し、その後に乾燥する。
【００１９】次に、図５に示すように個別電極１０５の
引出部１０５ａ、１０５ｂとの間の領域４０１に、酸化
ルテニウム（ＲｕＯ2）等の抵抗体１１１を引出部１０
５ａ、１０５ｂに一部がオーバーラップするように２０
０〜４００メッシュでスクリーン印刷し、その後、１２
０〜１３０℃で乾燥を行う。
引出部１０５ａ、１０５ｂとの間の領域４０１に、酸化
ルテニウム（ＲｕＯ2）等の抵抗体１１１を引出部１０
５ａ、１０５ｂに一部がオーバーラップするように２０
０〜４００メッシュでスクリーン印刷し、その後、１２
０〜１３０℃で乾燥を行う。
【００２０】上記の様にして弾性振動板１０３の表面に
圧電体１０２、電極１０５、引出部１０５ａ、１０５
ｂ、抵抗体１１１を形成したものを１０００〜１２００
℃で大気中で焼成する。この後、図６に示すように共通
電極１０４を圧電体１０２の表面に印刷法、スパッタ法
等で形成する。この後、抵抗値検査を行い、バラツキ許
容レベル内に各抵抗値が収まるように必要に応じてレー
ザートリマーにより抵抗値トリミングを行う。
圧電体１０２、電極１０５、引出部１０５ａ、１０５
ｂ、抵抗体１１１を形成したものを１０００〜１２００
℃で大気中で焼成する。この後、図６に示すように共通
電極１０４を圧電体１０２の表面に印刷法、スパッタ法
等で形成する。この後、抵抗値検査を行い、バラツキ許
容レベル内に各抵抗値が収まるように必要に応じてレー
ザートリマーにより抵抗値トリミングを行う。
【００２１】．同時焼成が不可能な場合 前述の製造方法において、酸化ルテニウム（ＲｕＯ2）
等の抵抗体１１１の形成工程をスキップして１０００〜
１２００℃で大気中で焼成し、焼成後に、カーボン等の
抵抗体１１１を個別電極１０５の引出部１０５ａ、１０
５ｂとの間の領域４０１に一部を引出部１０５ａ、１０
５ｂにオーバーラップさせるてスクリーン印刷し、その
後に乾燥し、カーボン系の抵抗体材料に適した温度１８
０〜２００℃で焼成する。この後、図６に示したように
共通電極１０４を形成し、抵抗値検査を行い、バラツキ
許容レベル内に各抵抗値が収まるように必要に応じてレ
ーザートリマーにより抵抗値トリミングを行う。
等の抵抗体１１１の形成工程をスキップして１０００〜
１２００℃で大気中で焼成し、焼成後に、カーボン等の
抵抗体１１１を個別電極１０５の引出部１０５ａ、１０
５ｂとの間の領域４０１に一部を引出部１０５ａ、１０
５ｂにオーバーラップさせるてスクリーン印刷し、その
後に乾燥し、カーボン系の抵抗体材料に適した温度１８
０〜２００℃で焼成する。この後、図６に示したように
共通電極１０４を形成し、抵抗値検査を行い、バラツキ
許容レベル内に各抵抗値が収まるように必要に応じてレ
ーザートリマーにより抵抗値トリミングを行う。
【００２２】このようにして構成された圧力発生部材１
０１は、インクキャビティ１０６を形成した部材９０
１、インク供給量制御ノズル１０９を形成した部材９０
２、インク供給路１０８を形成した部材９０３、ノズル
プレート１０７と積層、接着されてヘッドが完成する。
０１は、インクキャビティ１０６を形成した部材９０
１、インク供給量制御ノズル１０９を形成した部材９０
２、インク供給路１０８を形成した部材９０３、ノズル
プレート１０７と積層、接着されてヘッドが完成する。
【００２３】ここでの部材９０１、９０２、９０３、ノ
ズルプレート１０７は、 高分子の射出成形法 ＳＵＳ、Ｎｉ等の金属板に印刷や、フォトリソ工程に
より所望の形状にレジストを形成し、レジストの残って
いない部分をエッチングにより除去するエッチング法 基板上に印刷や、フォトリソ工程により所望の形状に
レジストを形成し、無電解メッキや電解メッキによりＮ
ｉ等を成長させる電鋳法。プレス法等がある。
ズルプレート１０７は、 高分子の射出成形法 ＳＵＳ、Ｎｉ等の金属板に印刷や、フォトリソ工程に
より所望の形状にレジストを形成し、レジストの残って
いない部分をエッチングにより除去するエッチング法 基板上に印刷や、フォトリソ工程により所望の形状に
レジストを形成し、無電解メッキや電解メッキによりＮ
ｉ等を成長させる電鋳法。プレス法等がある。
【００２４】圧力発生部材１０１、インクキャビティ形
成部材９０１、インク供給量制御ノズル形成部材９０
２、インク供給路形成部材９０３、ノズルプレート１０
７を接着する方法としては、エポキシ、ポリイミド系
等の接着剤による方法 インクキャビティ１０６、ノズルプレート１０７にＮ
ｉ等の金属を選択した場合、圧力発生部材１０１のノズ
ルプレート等を接着する面にＮｉ等の金属をスパッタ法
や、メッキ法によりメタライズし、インクキャビティ１
０６、ノズルプレート１０７を積み重ね、加圧し、高温
雰囲気中に放置する事で熱拡散により接着する方法等が
ある。
成部材９０１、インク供給量制御ノズル形成部材９０
２、インク供給路形成部材９０３、ノズルプレート１０
７を接着する方法としては、エポキシ、ポリイミド系
等の接着剤による方法 インクキャビティ１０６、ノズルプレート１０７にＮ
ｉ等の金属を選択した場合、圧力発生部材１０１のノズ
ルプレート等を接着する面にＮｉ等の金属をスパッタ法
や、メッキ法によりメタライズし、インクキャビティ１
０６、ノズルプレート１０７を積み重ね、加圧し、高温
雰囲気中に放置する事で熱拡散により接着する方法等が
ある。
【００２５】ここで、接着剤法は接着剤塗布時、硬化時
の接着剤の流れ出しによりノズルが接着剤により目詰ま
りを起こし易いので、接着剤を塗布する際の厚みは１０
μｍ以下に管理するのが望ましい。
の接着剤の流れ出しによりノズルが接着剤により目詰ま
りを起こし易いので、接着剤を塗布する際の厚みは１０
μｍ以下に管理するのが望ましい。
【００２６】このようにして製作された印字ヘッドは、 ・圧電体１０２ 材料・・・ＰＺＴ ・圧電体１０２ 厚み・・・３０μｍ ・弾性振動板１０３ 材料・・・ＺｒＯ2 ・弾性振動板１０３ 厚み・・・１０μｍ ・抵抗体１１１ 材料・・・ＲｕＯ2 製造方法 ・圧電体１０２ スクリーン印刷法 ・共通電極１０４ スパッタ法 ・個別電極１０５ スクリーン印刷法 ・抵抗体１１１ スクリーン印刷法 ・インクキャビティ部材９０１ エッチング法 ・ノズルプレート１０７ エッチング法 そして、インクキャビティ部材９０１、インク供給量制
御ノズル形成部材９０２、インク供給路形成部材９０
３、ノズルプレート１０７の相互が熱拡散法により、ま
た圧力発生部材１０１とインクキャビティ部材９０１と
がエポキシ系接着剤により接合されている。
御ノズル形成部材９０２、インク供給路形成部材９０
３、ノズルプレート１０７の相互が熱拡散法により、ま
た圧力発生部材１０１とインクキャビティ部材９０１と
がエポキシ系接着剤により接合されている。
【００２７】図１０、図１１は、本発明の他の実施例
を、それぞれ圧電体１０２の配列方向、及びその長手方
向の断面を拡大して示すものであって、この実施例では
圧電体１０２の周囲を絶縁材料６０１を充填して電気的
リークが防止されている。また、これら図１０、１１か
らも明らかなように個別電極１０５の幅Ｗ1、圧電体１
０２の幅ｗ２は、共にインクキャビティ１０６の幅ｗ３
よりも狭く、かつ個別電極の幅Ｗ1が圧電体１０２の幅
ｗ２よりも狭くなるように形成されている。一方、圧電
体１０２の長手方向においては、圧電体１０２は、イン
クキャビティ１０６の両端から若干ΔＬ１、ΔＬ２突出
するように形成され、さらにノズル１１０の側では圧電
体１０２が個別電極１０５の先端よりも突出している。
を、それぞれ圧電体１０２の配列方向、及びその長手方
向の断面を拡大して示すものであって、この実施例では
圧電体１０２の周囲を絶縁材料６０１を充填して電気的
リークが防止されている。また、これら図１０、１１か
らも明らかなように個別電極１０５の幅Ｗ1、圧電体１
０２の幅ｗ２は、共にインクキャビティ１０６の幅ｗ３
よりも狭く、かつ個別電極の幅Ｗ1が圧電体１０２の幅
ｗ２よりも狭くなるように形成されている。一方、圧電
体１０２の長手方向においては、圧電体１０２は、イン
クキャビティ１０６の両端から若干ΔＬ１、ΔＬ２突出
するように形成され、さらにノズル１１０の側では圧電
体１０２が個別電極１０５の先端よりも突出している。
【００２８】上記構造によれば、３０μmという非常に
薄いＰＺＴからなる圧電体１０２を弾性振動板１０３に
容易に形成することができるから、３０Ｖ程度の低い電
圧によっても０．２μmの変位を得ることができ、イン
クジェット式印字ヘッドとして充分な特性を確保するこ
とができた。
薄いＰＺＴからなる圧電体１０２を弾性振動板１０３に
容易に形成することができるから、３０Ｖ程度の低い電
圧によっても０．２μmの変位を得ることができ、イン
クジェット式印字ヘッドとして充分な特性を確保するこ
とができた。
【００２９】なお、本実施例に於いては、焼結した弾性
振動板上に圧電体、電極、抵抗体材料を形成する工程に
付いて説明したが、本発明は未焼成の弾性振動板上に圧
電体、電極材料、抵抗体材料を形成し、その後に一体焼
成すると、高分子材料等の接着剤の層が弾性振動板と圧
電体との間に介在しないため、接着層の厚みの変化に起
因するインク滴吐出特性バラツキが大幅に低減できる。
振動板上に圧電体、電極、抵抗体材料を形成する工程に
付いて説明したが、本発明は未焼成の弾性振動板上に圧
電体、電極材料、抵抗体材料を形成し、その後に一体焼
成すると、高分子材料等の接着剤の層が弾性振動板と圧
電体との間に介在しないため、接着層の厚みの変化に起
因するインク滴吐出特性バラツキが大幅に低減できる。
【００３０】インクキャビティ形成部材９０１よりも表
面側に位置する部材、つまりインクキャビティ形成部材
９０１、弾性振動板１０３、個別電極１０５、圧電体１
０２、及び抵抗体を、同時に焼成して形成することがで
き、小型化、多ノズル化が可能で、形状管理、検査の容
易となりコストダウンを図ることができる。
面側に位置する部材、つまりインクキャビティ形成部材
９０１、弾性振動板１０３、個別電極１０５、圧電体１
０２、及び抵抗体を、同時に焼成して形成することがで
き、小型化、多ノズル化が可能で、形状管理、検査の容
易となりコストダウンを図ることができる。
【００３１】図１２は、本発明の他の実施例を示すもの
であって、この実施例においては弾性振動板３の表面に
個別電極に接続するＩＣ実装用の配線パターン１２２を
形成し、この配線パターン１２２に圧電体駆動用のドラ
イバーＩＣ１２１や、抵抗体１１１を形成したものであ
る。この実施例によれば、印字ヘッドのノズル数分の駆
動信号を記録装置本体から供給する場合には、少なくと
もノズル数分の線数を必要としていたものを、ＩＣ駆動
用の信号の数だけに信号ライン数を低減できる。
であって、この実施例においては弾性振動板３の表面に
個別電極に接続するＩＣ実装用の配線パターン１２２を
形成し、この配線パターン１２２に圧電体駆動用のドラ
イバーＩＣ１２１や、抵抗体１１１を形成したものであ
る。この実施例によれば、印字ヘッドのノズル数分の駆
動信号を記録装置本体から供給する場合には、少なくと
もノズル数分の線数を必要としていたものを、ＩＣ駆動
用の信号の数だけに信号ライン数を低減できる。
【００３２】
【発明の効果】以上、説明したように本発明において
は、外部からインクの供給を受けるインク供給路及びイ
ンク滴を吐出するノズルが形成されたインク供給路形成
部材と、弾性変形する弾性振動板を介して加圧されるイ
ンクキャビティが形成され、かつ弾性振動板の表面に固
定されてインクキャビティに対応して変位する圧電体を
備えたインクキャビティ形成部材とを積層固定するとと
もに、インクキャビティ形成部材がインク流路形成部材
よりも内側に位置して前記インク供給路の一端側がイン
クキャビティ形成部材と重ならない領域に延長され、か
つインクキャビティの一端部側がインク供給路と上下関
係となるように位置し、またインクキャビティが連通流
路を介してノズルとインク供給路とに連通されいるた
め、流路要素であるインク供給路形成部材とインクキャ
ビティ形成部材とをそれぞれ分離して構成でき、記録ヘ
ッドとしての歩留まりを向上させることができ、インク
キャビティ形成部材をインク供給路形成部材よりも内側
に位置するように上下関係となるよう配置して、小型化
を図るとともに、外部から供給されるインクがインクキ
ャビティ形成部材に直接滴下するのを防止して信頼性を
確保することができる。
は、外部からインクの供給を受けるインク供給路及びイ
ンク滴を吐出するノズルが形成されたインク供給路形成
部材と、弾性変形する弾性振動板を介して加圧されるイ
ンクキャビティが形成され、かつ弾性振動板の表面に固
定されてインクキャビティに対応して変位する圧電体を
備えたインクキャビティ形成部材とを積層固定するとと
もに、インクキャビティ形成部材がインク流路形成部材
よりも内側に位置して前記インク供給路の一端側がイン
クキャビティ形成部材と重ならない領域に延長され、か
つインクキャビティの一端部側がインク供給路と上下関
係となるように位置し、またインクキャビティが連通流
路を介してノズルとインク供給路とに連通されいるた
め、流路要素であるインク供給路形成部材とインクキャ
ビティ形成部材とをそれぞれ分離して構成でき、記録ヘ
ッドとしての歩留まりを向上させることができ、インク
キャビティ形成部材をインク供給路形成部材よりも内側
に位置するように上下関係となるよう配置して、小型化
を図るとともに、外部から供給されるインクがインクキ
ャビティ形成部材に直接滴下するのを防止して信頼性を
確保することができる。
【図１】本発明のインクジェット式印字ヘッドの一実施
例を示す上面図である。
例を示す上面図である。
【図２】図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図１におけるＡ
−Ａ線、及びＢ−Ｂ線での断面構造を示す図である。
−Ａ線、及びＢ−Ｂ線での断面構造を示す図である。
【図３】図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明のインク
ジェット式印字ヘッドの製造工程のうち、電極形成工程
を示す上面図と、Ａ−Ａ線での断面図である。
ジェット式印字ヘッドの製造工程のうち、電極形成工程
を示す上面図と、Ａ−Ａ線での断面図である。
【図４】図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明のインク
ジェット式印字ヘッドの製造工程のうち、圧電体積層工
程を示す上面図と、Ａ−Ａ線での断面図である。
ジェット式印字ヘッドの製造工程のうち、圧電体積層工
程を示す上面図と、Ａ−Ａ線での断面図である。
【図５】図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明のインク
ジェット式印字ヘッドの製造工程のうち、抵抗体実装工
程を示す上面図と、Ａ−Ａ線での断面図である。
ジェット式印字ヘッドの製造工程のうち、抵抗体実装工
程を示す上面図と、Ａ−Ａ線での断面図である。
【図６】図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明のインク
ジェット式印字ヘッドの製造工程のうち、共通電極形成
工程を示す上面図と、Ａ−Ａ線での断面図である。
ジェット式印字ヘッドの製造工程のうち、共通電極形成
工程を示す上面図と、Ａ−Ａ線での断面図である。
【図７】図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ圧電体の製造工
程を示す上面図と側面図である。
程を示す上面図と側面図である。
【図８】図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ圧電体の転写工
程を示す上面図と側面図である。
程を示す上面図と側面図である。
【図９】図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ圧電体の上電極
形成工程を示す上面図と側面図である。
形成工程を示す上面図と側面図である。
【図１０】本発明のインクジェット式印字ヘッドの他の
実施例の、圧電体の配列方向の断面構造を拡大して示す
図である。
実施例の、圧電体の配列方向の断面構造を拡大して示す
図である。
【図１１】本発明のインクジェット式印字ヘッドの他の
実施例の、圧電体の長手方向の断面構造を拡大して示す
図である。
実施例の、圧電体の長手方向の断面構造を拡大して示す
図である。
【図１２】本発明のインクジェット式印字ヘッドの他の
実施例を示す上面図である。
実施例を示す上面図である。
【図１３】従来のインクジェット式印字ヘッドの一例を
示す図である。
示す図である。
【図１４】インクジェット式印字ヘッドの駆動回路を示
す図である。
す図である。
【図１５】インクジェット式印字ヘッドの駆動回路を示
す図である。
す図である。
１０１ 圧力発生部材 １０２ 圧電体 １０３ 弾性振動板 １０４ 共通電極 １０５ 個別電極 １０６ インクキャビティ １０７ ノズルプレート １０８ インク供給路 １０９ インク供給量制御ノズル １１０ ノズル １１１ 抵抗体
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−111758（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−56442（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−214447（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−128681（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−74850（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−108551（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−124448（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−125854（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−159064（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−126463（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−7348（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−234538（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−113940（ＪＰ，Ｕ) 特表 平２−500732（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B41J 2/045 B41J 2/055 B41J 2/16
Claims (5)
- 【請求項１】 外部からインクの供給を受けるインク供
給路及びインク滴を吐出するノズルが形成されたインク
供給路形成部材と、弾性変形する弾性振動板を介して加
圧されるインクキャビティが形成され、かつ前記弾性振
動板の表面に固定されて前記インクキャビティに対応し
て変位する圧電体を備えたインクキャビティ形成部材と
を積層固定するとともに、 前記インクキャビティ形成部材が前記インク流路形成部
材よりも内側に位置して前記インク供給路の一端側がイ
ンクキャビティ形成部材と重ならない領域に延長され、
かつ前記インクキャビティの一端部側が前記インク供給
路と上下関係となるように位置し、また前記インクキャ
ビティが連通流路を介して前記ノズルと前記インク供給
路とに連通されているインクジェット式印字ヘッド。 - 【請求項２】 前記インク供給路が前記インクキャビテ
ィの列設方向に延びる２つの直線部と、これら直線部を
結ぶ共通接続部とを備えた略「Ｕ」字状に形成され、前
記共通接続領域が前記インクキャビティ形成部材が位置
しない領域に形成されている請求項１に記載のインクジ
ェット式印字ヘッド。 - 【請求項３】 前記インクキャビティに対応して前記イ
ンクキャビティの幅よりも狭く、かつ前記インクキャビ
ティの一端側に延びるように形成され、前記下電極の表
面に前記下電極の幅よりも広くかつ前記下電極の他端に
突出するように前記圧電体が形成され、さらに前記圧電
体の表面に前記一端側よりも内側から他端側を超えて前
記弾性振動板に到達し、かつ共通電極として機能する上
電極が形成されている請求項１に記載のインクジェット
式印字ヘッド。 - 【請求項４】 外部からインクの供給を受けるインク供
給路及びインク滴を吐出するノズルが形成されたインク
供給路形成部材と、弾性変形する電気絶縁性材料からな
る共通の弾性振動板を介して加圧されるインクキャビテ
ィが形成されたインクキャビティ形成部材と、前記弾性
振動板の表面に前記インクキャビティに対応して形成さ
れた下電極と、前記下電極に固定され、かつ前記下電極
の両端から突出するように形成された圧電体とを備え、 前記インク供給路形成部材とインクキャビティ形成部材
とが前記インクキャビティの一端部側が前記インク供給
路と上下関係となるように積層されているとともに、連
通流路を介して前記インクキャビティが前記ノズルと前
記インク供給路とに連通されているインクジェット式印
字ヘッド。 - 【請求項５】 前記弾性振動板がセラミック材料により
構成されおり、前記キャビティ形成部材との同時焼成に
よりに接合されている請求項４に記載のインクジェット
式印字ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15382592A JP3171213B2 (ja) | 1992-03-18 | 1992-06-12 | インクジェット式印字ヘッド |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-62390 | 1992-03-18 | ||
| JP6239092 | 1992-03-18 | ||
| JP15382592A JP3171213B2 (ja) | 1992-03-18 | 1992-06-12 | インクジェット式印字ヘッド |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000307670A Division JP3301485B2 (ja) | 1992-03-18 | 2000-10-06 | インクジェット式印字ヘッド及びその製造方法 |
| JP2000309637A Division JP3301486B2 (ja) | 1992-03-18 | 2000-10-10 | インクジェット式印字ヘッド用インク加圧ユニット、及びインクジェット式印字ヘッド用インク加圧ユニットの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05318735A JPH05318735A (ja) | 1993-12-03 |
| JP3171213B2 true JP3171213B2 (ja) | 2001-05-28 |
Family
ID=13198759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15382592A Expired - Lifetime JP3171213B2 (ja) | 1992-03-18 | 1992-06-12 | インクジェット式印字ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3171213B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7607228B2 (en) | 2005-03-01 | 2009-10-27 | Fujifilm Corporation | Method of manufacturing liquid ejection head |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3317308B2 (ja) * | 1992-08-26 | 2002-08-26 | セイコーエプソン株式会社 | 積層型インクジェット記録ヘッド、及びその製造方法 |
| US6601949B1 (en) | 1992-08-26 | 2003-08-05 | Seiko Epson Corporation | Actuator unit for ink jet recording head |
| DE69434514T2 (de) | 1993-12-24 | 2006-06-22 | Seiko Epson Corp. | Tintenstrahlaufzeichnungskopf |
| EP0661156B1 (en) * | 1993-12-28 | 2000-03-22 | Seiko Epson Corporation | Ink jet recording head |
| FR2719804B1 (fr) * | 1994-04-26 | 1997-10-17 | Seiko Epson Corp | Tête d'enregistrement à jets d'encre et son procédé de fabrication. |
| JPH09254382A (ja) * | 1996-03-19 | 1997-09-30 | Fujitsu Ltd | 圧電素子及びその製造方法、並びにインクジェットプリンタヘッド及びその製造方法 |
| US6097412A (en) * | 1997-02-07 | 2000-08-01 | Fujitsu Limited | Ink jet printer head and method for fabricating the same including a piezoelectric device with a multilayer body having a pair of high rigidity plates provided on the side walls |
| CN1172800C (zh) | 1998-11-04 | 2004-10-27 | 松下电器产业株式会社 | 喷墨印头及其制造方法 |
| US6631980B2 (en) | 2000-01-19 | 2003-10-14 | Seiko Epson Corporation | Liquid jetting head |
| US7479729B2 (en) | 2004-05-19 | 2009-01-20 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Piezoelectric actuator, ink-jet head provided with the same, ink-jet printer, and method for manufacturing piezoelectric actuator |
-
1992
- 1992-06-12 JP JP15382592A patent/JP3171213B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7607228B2 (en) | 2005-03-01 | 2009-10-27 | Fujifilm Corporation | Method of manufacturing liquid ejection head |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05318735A (ja) | 1993-12-03 |
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