JP3478297B2 - インクジェット式記録ヘッド - Google Patents
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電材料と電極材料を
サンドイッチ状に積層した圧電振動子を駆動手段に用い
たインクジェット式記録ヘッドに関する。
サンドイッチ状に積層した圧電振動子を駆動手段に用い
たインクジェット式記録ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】圧力発生室に収容されているインクに圧
力を加えてノズル開口からインク滴を発生させるインク
ジェット記録ヘッドは、圧力発生室に発熱素子を収容し
てなるサーマルジェット式のものと、圧力発生室を圧電
振動子で押圧する圧電式の２つの形式に大きく分類さ
れ、後者のものは加熱を受けないためインクに変質を来
さず、カラー印刷等広い用途に使用できるという特徴を
備えている。しかしながら、インク滴を発生させるに足
る変位を圧電振動子に生じさせるためには、数１００ボ
ルト程度の駆動電圧が必要になり、信号伝送路や回路部
品に大きな耐圧性が要求されるという問題を抱えてい
る。このような問題を解消するために例えば特開平4-10
52号公報に示されたように、圧力発生室を圧縮、膨張さ
せるための圧電振動子を、圧電材料と電極材料を複数層
サンドイッチ状に積層して構成したものが提案されてい
る。これによれば、駆動電圧を３０ボルト程度に引き下
げることができ、駆動回路や給電手段の構造を簡素化す
ることができる。
力を加えてノズル開口からインク滴を発生させるインク
ジェット記録ヘッドは、圧力発生室に発熱素子を収容し
てなるサーマルジェット式のものと、圧力発生室を圧電
振動子で押圧する圧電式の２つの形式に大きく分類さ
れ、後者のものは加熱を受けないためインクに変質を来
さず、カラー印刷等広い用途に使用できるという特徴を
備えている。しかしながら、インク滴を発生させるに足
る変位を圧電振動子に生じさせるためには、数１００ボ
ルト程度の駆動電圧が必要になり、信号伝送路や回路部
品に大きな耐圧性が要求されるという問題を抱えてい
る。このような問題を解消するために例えば特開平4-10
52号公報に示されたように、圧力発生室を圧縮、膨張さ
せるための圧電振動子を、圧電材料と電極材料を複数層
サンドイッチ状に積層して構成したものが提案されてい
る。これによれば、駆動電圧を３０ボルト程度に引き下
げることができ、駆動回路や給電手段の構造を簡素化す
ることができる。
【０００３】しかしながら、圧電材料と電極形成材料と
いう異なった材料を積層している関係上、単一の圧電振
動基板を用いた圧電振動子に比較してその強度が低下す
るという不都合が有る。
いう異なった材料を積層している関係上、単一の圧電振
動基板を用いた圧電振動子に比較してその強度が低下す
るという不都合が有る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】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、積層型圧電振動子に無用な応力を生じさせることの
なく、しかもエネルギ効率を向上させることができる新
規なインクジェット式記録ヘッドを提供することであ
る。
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、積層型圧電振動子に無用な応力を生じさせることの
なく、しかもエネルギ効率を向上させることができる新
規なインクジェット式記録ヘッドを提供することであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために請求項１の発明においては、セグメント電極及
びコモン電極となる電極形成材料と圧電材料とを交互に
積層し、中央部に活性領域を形成して積層方向に伸縮す
るように構成された圧電振動子と、該圧電振動子を固定
する固定基板と、前記圧電振動子の先端に当接し、前記
圧電振動子の伸縮によりインクを圧縮してインク滴を発
生する流路構成部材とを備えたインクジェット式記録ヘ
ッドにおいて、前記固定基板または前記流路構成部材の
一方に、前記圧電振動子の前記活性領域とのみ当接して
非活性領域との間に空間を形成する凸部を形成した。ま
た請求項５の発明においては、セグメント電極及びコモ
ン電極となる電極形成材料と圧電材料とを交互に積層
し、中央部に活性領域を形成して積層方向に伸縮するよ
うに構成された圧電振動子と、該圧電振動子を固定する
固定基板と、前記圧電振動子の先端に当接し、前記圧電
振動子の伸縮によりインクを圧縮してインク滴を発生す
る流路構成部材とを備えたインクジェット式記録ヘッド
において、前記圧電振動子が、前記セグメント電極、前
記コモン電極、及び前記圧電材料とを積層して、前記セ
グメント電極と前記コモン電極とが共に重なる領域の、
前記固定基板の側だけに凸部を形成して構成され、前記
圧電振動子の前記凸部が形成されていない端部を前記流
路構成部材に当接させて、前記凸部だけを前記固定基板
に固定した。
るために請求項１の発明においては、セグメント電極及
びコモン電極となる電極形成材料と圧電材料とを交互に
積層し、中央部に活性領域を形成して積層方向に伸縮す
るように構成された圧電振動子と、該圧電振動子を固定
する固定基板と、前記圧電振動子の先端に当接し、前記
圧電振動子の伸縮によりインクを圧縮してインク滴を発
生する流路構成部材とを備えたインクジェット式記録ヘ
ッドにおいて、前記固定基板または前記流路構成部材の
一方に、前記圧電振動子の前記活性領域とのみ当接して
非活性領域との間に空間を形成する凸部を形成した。ま
た請求項５の発明においては、セグメント電極及びコモ
ン電極となる電極形成材料と圧電材料とを交互に積層
し、中央部に活性領域を形成して積層方向に伸縮するよ
うに構成された圧電振動子と、該圧電振動子を固定する
固定基板と、前記圧電振動子の先端に当接し、前記圧電
振動子の伸縮によりインクを圧縮してインク滴を発生す
る流路構成部材とを備えたインクジェット式記録ヘッド
において、前記圧電振動子が、前記セグメント電極、前
記コモン電極、及び前記圧電材料とを積層して、前記セ
グメント電極と前記コモン電極とが共に重なる領域の、
前記固定基板の側だけに凸部を形成して構成され、前記
圧電振動子の前記凸部が形成されていない端部を前記流
路構成部材に当接させて、前記凸部だけを前記固定基板
に固定した。
【０００６】
【作用】圧電振動子のセグメント電極、及びコモン電極
に駆動信号が印加されると、各極の電極が対向している
活性領域だけが積層方向に伸長する。このとき伸縮に預
からない側面及び下端エッジ部が共に固定基板にフリー
な状態におかれているから、活性領域の伸長に可及的に
追従して縮小することになる。この結果、圧電振動子の
エッジ部の応力が、エッジ部が固定されている場合に比
較して極めて小さく、しかも収縮側が拘束されていない
分、電極配列方向の伸長度合が大きくなり、高い効率で
インク滴を発生させることになる。
に駆動信号が印加されると、各極の電極が対向している
活性領域だけが積層方向に伸長する。このとき伸縮に預
からない側面及び下端エッジ部が共に固定基板にフリー
な状態におかれているから、活性領域の伸長に可及的に
追従して縮小することになる。この結果、圧電振動子の
エッジ部の応力が、エッジ部が固定されている場合に比
較して極めて小さく、しかも収縮側が拘束されていない
分、電極配列方向の伸長度合が大きくなり、高い効率で
インク滴を発生させることになる。
【０００７】
【実施例】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、及び図２は、それぞれ本発
明の一実施例を示す組み立て斜視図と断面図であって、
図中符号１はノズル開口２，２，２‥‥が穿設されたノ
ズルプレート、３は圧力発生室６を区画するための通孔
４，４，４‥‥を備えたスペーサ、５は後述する圧電振
動ユニット７の圧電振動子９に当接し、圧電振動子９の
伸縮に合わせて変形する振動板で、これら３つの部材を
積層して圧力発生室６を形成する流路構成ユニットが構
成されている。
に基づいて説明する。図１、及び図２は、それぞれ本発
明の一実施例を示す組み立て斜視図と断面図であって、
図中符号１はノズル開口２，２，２‥‥が穿設されたノ
ズルプレート、３は圧力発生室６を区画するための通孔
４，４，４‥‥を備えたスペーサ、５は後述する圧電振
動ユニット７の圧電振動子９に当接し、圧電振動子９の
伸縮に合わせて変形する振動板で、これら３つの部材を
積層して圧力発生室６を形成する流路構成ユニットが構
成されている。
【０００８】７は、本発明が特徴とする圧電振動ユニッ
トで、固定基板８の先端に積層型圧電振動子９，９，９
‥‥を固着し、固定基板８の側面に圧電振動子９，９，
９と外部端子と接続するためのリード電極１０，１０，
１０‥‥、１１が形成されている。そして固定基板８
は、その圧電振動子９，９，９‥‥の側部に対向する部
分を切り落として切り落し部１２，１２が形成されてい
て、残部となる平面部１３だけが圧電振動子９，９，９
‥‥の活性領域１５（図３）に当接してこれを固定して
いる。このように構成された流路構成ユニットと振動子
ユニットとはインク供給路１４を構成する溝を備えた基
台１６，１６を介して相互に固定されて記録ヘッドにま
とめ上げられている。
トで、固定基板８の先端に積層型圧電振動子９，９，９
‥‥を固着し、固定基板８の側面に圧電振動子９，９，
９と外部端子と接続するためのリード電極１０，１０，
１０‥‥、１１が形成されている。そして固定基板８
は、その圧電振動子９，９，９‥‥の側部に対向する部
分を切り落として切り落し部１２，１２が形成されてい
て、残部となる平面部１３だけが圧電振動子９，９，９
‥‥の活性領域１５（図３）に当接してこれを固定して
いる。このように構成された流路構成ユニットと振動子
ユニットとはインク供給路１４を構成する溝を備えた基
台１６，１６を介して相互に固定されて記録ヘッドにま
とめ上げられている。
【０００９】図３は、前述した振動子ユニット７の詳細
を示す図であって、図中符号９は、圧電振動子で、セグ
メント電極、及びコモン電極を構成する電極形成材料、
例えば銀パラジウムと、圧電材料、例えばチタン酸鉛と
をそれぞれ３乃至５μｍ、及び２０乃至５０μｍの厚み
で、かつ一方の電極、つまり駆動信号を印加するセグメ
ント電極２０，２０，２０‥‥となる電極形成材料とコ
モン電極２１，２１，２１‥‥となる電極形成材料を一
端が圧電材料により形成される圧電振動層２２，２２，
２２‥‥の側面まで延長され、また他端が中央部近傍で
終端するように配置して、中央部でのみ各極の電極２
０，２１，２０，２１を重ね合わさるように積層され
る。
を示す図であって、図中符号９は、圧電振動子で、セグ
メント電極、及びコモン電極を構成する電極形成材料、
例えば銀パラジウムと、圧電材料、例えばチタン酸鉛と
をそれぞれ３乃至５μｍ、及び２０乃至５０μｍの厚み
で、かつ一方の電極、つまり駆動信号を印加するセグメ
ント電極２０，２０，２０‥‥となる電極形成材料とコ
モン電極２１，２１，２１‥‥となる電極形成材料を一
端が圧電材料により形成される圧電振動層２２，２２，
２２‥‥の側面まで延長され、また他端が中央部近傍で
終端するように配置して、中央部でのみ各極の電極２
０，２１，２０，２１を重ね合わさるように積層され
る。
【００１０】この状態で焼成すると、中央部においてセ
グメント電極２０，２０，２０‥‥とコモン電極２１，
２１，２１‥‥が一定の幅でラップし、ここが電歪現象
を生じる領域、いわゆる活性領域１５となる。そして、
セグメント電極２０，２０，２０‥‥が露出している側
面、及びコモン電極２１，２１，２１‥‥が露出してい
る側面に蒸着などにより側面電極２０ａ，２１ａを形成
すると、各極２０，２０，２０‥‥、及び２１，２１，
２１‥‥がそれぞれ側面電極２０ａ，及び２１ａにより
並列に接続され、３０ボルト程度の低い電圧で圧力発生
室６を構成している振動板５を押圧してインク滴を発生
させるための変位を生じさせる電歪現象を生じることに
なる。
グメント電極２０，２０，２０‥‥とコモン電極２１，
２１，２１‥‥が一定の幅でラップし、ここが電歪現象
を生じる領域、いわゆる活性領域１５となる。そして、
セグメント電極２０，２０，２０‥‥が露出している側
面、及びコモン電極２１，２１，２１‥‥が露出してい
る側面に蒸着などにより側面電極２０ａ，２１ａを形成
すると、各極２０，２０，２０‥‥、及び２１，２１，
２１‥‥がそれぞれ側面電極２０ａ，及び２１ａにより
並列に接続され、３０ボルト程度の低い電圧で圧力発生
室６を構成している振動板５を押圧してインク滴を発生
させるための変位を生じさせる電歪現象を生じることに
なる。
【００１１】８は、前述の固定基板で、圧電振動子９の
各電極が重なる部分、つまり活性領域１５と対向する部
分にだけ平面部１３を有するよう、上面両側のエッジを
切り落として切り落とし部１２，１２が形成されてい
る。コモン電極２１，２１，２１‥‥が露出する側の側
面（同図Ａ）にはその全面に蒸着などによりリード電極
１１が形成されており、またセグメント電極２０，２
０，２０‥‥が露出する側の側面（同図Ｃ）には圧電振
動子９，９，９‥‥の位置に合わせて蒸着などにより複
数条のリード電極１０，１０，１０‥‥が形成されてい
る。
各電極が重なる部分、つまり活性領域１５と対向する部
分にだけ平面部１３を有するよう、上面両側のエッジを
切り落として切り落とし部１２，１２が形成されてい
る。コモン電極２１，２１，２１‥‥が露出する側の側
面（同図Ａ）にはその全面に蒸着などによりリード電極
１１が形成されており、またセグメント電極２０，２
０，２０‥‥が露出する側の側面（同図Ｃ）には圧電振
動子９，９，９‥‥の位置に合わせて蒸着などにより複
数条のリード電極１０，１０，１０‥‥が形成されてい
る。
【００１２】このように構成された固定基板８と圧電振
動子９，９，９‥‥は、固定基板８の頂点の平面部１３
に非導電性接着剤を可及的に薄く塗布して圧電振動子
９，９，９‥‥をほぼ固定基板８に当接させた状態で、
ノズル開口２，２，２，‥‥の配列ピッチに一致させて
固定して振動子ユニット７に構成されている。そして固
定基板８の切り落とし部１２，１２と圧電振動子９，
９，９との端面とにより形成される断面Ｖ字状の空間に
は、側面電極２０ａ側には圧電振動子９，９，９‥‥の
配列に合わせて、固化後も柔軟性を有する導電性接着剤
２８，２８，２８‥‥を分離帯を設けるように注入し、
また側面電極２１ａには全体に導電性接着剤２９を注入
する。
動子９，９，９‥‥は、固定基板８の頂点の平面部１３
に非導電性接着剤を可及的に薄く塗布して圧電振動子
９，９，９‥‥をほぼ固定基板８に当接させた状態で、
ノズル開口２，２，２，‥‥の配列ピッチに一致させて
固定して振動子ユニット７に構成されている。そして固
定基板８の切り落とし部１２，１２と圧電振動子９，
９，９との端面とにより形成される断面Ｖ字状の空間に
は、側面電極２０ａ側には圧電振動子９，９，９‥‥の
配列に合わせて、固化後も柔軟性を有する導電性接着剤
２８，２８，２８‥‥を分離帯を設けるように注入し、
また側面電極２１ａには全体に導電性接着剤２９を注入
する。
【００１３】これにより、各圧電振動子９，９，９‥‥
のセグメント電極２０，２０，２０‥‥が側面電極２０
ａ，２０ａ，２０ａ‥‥を介してそれぞれ独立したリー
ド電極１０，１０，１０‥‥に、また圧電振動子９のコ
モン電極２１，２１，２１‥‥が側面電極２１ａ共通の
リード電極１１に電気接続される。そしてこれらから、
フレキシブルケーブル等の導電パターンをリード電極１
０，１０，１０‥‥，１１に接続することにより、圧電
振動子９，９，９‥‥のそれぞれに選択的に駆動信号を
供給することができる。
のセグメント電極２０，２０，２０‥‥が側面電極２０
ａ，２０ａ，２０ａ‥‥を介してそれぞれ独立したリー
ド電極１０，１０，１０‥‥に、また圧電振動子９のコ
モン電極２１，２１，２１‥‥が側面電極２１ａ共通の
リード電極１１に電気接続される。そしてこれらから、
フレキシブルケーブル等の導電パターンをリード電極１
０，１０，１０‥‥，１１に接続することにより、圧電
振動子９，９，９‥‥のそれぞれに選択的に駆動信号を
供給することができる。
【００１４】この実施例において、圧電振動子９に駆動
信号を印加すると、図４（ａ）に示したように両極の電
極２０，２０‥‥、２１，２１‥‥に挟まれた活性領域
１５が電極配列方向に伸長し、また、一方の電極しか存
在せず、電界を受けない不活性領域は、伸長に寄与しな
い。そして圧電振動子９は、両極の電極２０，２０，２
０‥‥、２１，２１，２１‥‥がラップしている活性領
域１５だけが固定基板８に支持され、また両側の不活性
領域は弾性を備えた導電性接着剤２８，２９により固定
されていてエッジ部９ａ、９ａが、圧電現象から見ると
フリーな状態に維持されているから、圧電振動子全体と
しては固定基板８による拘束を受けることなく伸長して
振動板５を押圧することになる。
信号を印加すると、図４（ａ）に示したように両極の電
極２０，２０‥‥、２１，２１‥‥に挟まれた活性領域
１５が電極配列方向に伸長し、また、一方の電極しか存
在せず、電界を受けない不活性領域は、伸長に寄与しな
い。そして圧電振動子９は、両極の電極２０，２０，２
０‥‥、２１，２１，２１‥‥がラップしている活性領
域１５だけが固定基板８に支持され、また両側の不活性
領域は弾性を備えた導電性接着剤２８，２９により固定
されていてエッジ部９ａ、９ａが、圧電現象から見ると
フリーな状態に維持されているから、圧電振動子全体と
しては固定基板８による拘束を受けることなく伸長して
振動板５を押圧することになる。
【００１５】この結果、圧電振動子Ａの底面全体が固定
基板Ｂに固定されて、エッジ部Ｃ、Ｃが拘束されている
従来のもの（同図ｂ）に比較して、その伸長の度合（体
積変化率）がΔＬだけ大きくなり、インク滴を発生させ
るためのエネルギ効率が高くなる。同時にエッジ部９
ａ，９ａが拘束を受けていないためにストレスが小さく
なり、疲労が減少する。
基板Ｂに固定されて、エッジ部Ｃ、Ｃが拘束されている
従来のもの（同図ｂ）に比較して、その伸長の度合（体
積変化率）がΔＬだけ大きくなり、インク滴を発生させ
るためのエネルギ効率が高くなる。同時にエッジ部９
ａ，９ａが拘束を受けていないためにストレスが小さく
なり、疲労が減少する。
【００１６】なお、この実施例においては個々に独立し
て構成した圧電振動子９，９，９‥‥をノズル開口２，
２，２‥‥の配列ピッチに合わせて固定基板８に固定す
るようにしているが、図５に示したように、圧電材料３
０，３０‥‥と電極形成材料３１，３２，３１，３２‥
‥を交互に積層して一枚の板として構成された圧電振動
板３３を、その活性領域だけを切り落とし部３７，３７
を備えた固定基板３４に接着剤で固定し、圧電振動板３
３の先端から固定基板３４の表面に到達するスリット３
５，３５をダイヤモンドソウ３６やワイヤソウにより形
成すると、接着作業の簡素化を図ることができる。
て構成した圧電振動子９，９，９‥‥をノズル開口２，
２，２‥‥の配列ピッチに合わせて固定基板８に固定す
るようにしているが、図５に示したように、圧電材料３
０，３０‥‥と電極形成材料３１，３２，３１，３２‥
‥を交互に積層して一枚の板として構成された圧電振動
板３３を、その活性領域だけを切り落とし部３７，３７
を備えた固定基板３４に接着剤で固定し、圧電振動板３
３の先端から固定基板３４の表面に到達するスリット３
５，３５をダイヤモンドソウ３６やワイヤソウにより形
成すると、接着作業の簡素化を図ることができる。
【００１７】図６は本発明の第２実施例を示すものであ
って、図中符号４０は、前述した圧電振動子９を固定す
る固定基板で、圧電振動子９の活性領域１５に対向する
部分に凸部４１が形成されていて、圧電振動子９の活性
領域１５だけに当接してこれを固定するように構成され
ている。この結果、圧電振動子９の不活性領域と固定基
板４０との間に空間４２，４２が形成されることにな
り、前述の実施例と同様に圧電振動子９のエッジ部９
ａ，９ａが圧電振動子９の伸縮時にフリーな状態に維持
されるから、図７に示したように圧電振動子９は、駆動
信号が印加されたときの伸長変位が大きく高い効率でイ
ンク滴を発生させると共に、無用な応力を受けることが
なく、圧電振動子９や固定基板４０の疲労を小さくする
ことができる。
って、図中符号４０は、前述した圧電振動子９を固定す
る固定基板で、圧電振動子９の活性領域１５に対向する
部分に凸部４１が形成されていて、圧電振動子９の活性
領域１５だけに当接してこれを固定するように構成され
ている。この結果、圧電振動子９の不活性領域と固定基
板４０との間に空間４２，４２が形成されることにな
り、前述の実施例と同様に圧電振動子９のエッジ部９
ａ，９ａが圧電振動子９の伸縮時にフリーな状態に維持
されるから、図７に示したように圧電振動子９は、駆動
信号が印加されたときの伸長変位が大きく高い効率でイ
ンク滴を発生させると共に、無用な応力を受けることが
なく、圧電振動子９や固定基板４０の疲労を小さくする
ことができる。
【００１８】いうまでもなく、固定基板４０の側面にリ
ード電極４３，４４を形成して、空間４２，４２に固化
後も弾性を維持する導電性接着剤を充填することによ
り、圧電振動子９の側面電極２０ａ，２１ａと固定基板
４０のリード電極４３，４４とを接続することができ
る。またこの実施例においても前述の図５に示したよう
に固定基板４０に１枚の圧電振動板を固定して、圧電振
動板だけを所定のサイズに切分けて製造できることは明
らかである。
ード電極４３，４４を形成して、空間４２，４２に固化
後も弾性を維持する導電性接着剤を充填することによ
り、圧電振動子９の側面電極２０ａ，２１ａと固定基板
４０のリード電極４３，４４とを接続することができ
る。またこの実施例においても前述の図５に示したよう
に固定基板４０に１枚の圧電振動板を固定して、圧電振
動板だけを所定のサイズに切分けて製造できることは明
らかである。
【００１９】図８は、本発明の第３実施例を示すもので
あって、図中符号５０は、圧電材料を挟むように電極形
成材料が対向する向きに交互にサンドイッチ状に積層し
てセグメント電極５２，５２，５２‥‥とコモン電極５
３，５３，５３‥‥を形成し、中央部に圧電振動層５１
の活性領域５４を構成するようにした圧電振動子で、固
定基板５５に対向する側の不活性領域のエッジ部を切り
落として切り落とし部５６，５６が形成されている。
あって、図中符号５０は、圧電材料を挟むように電極形
成材料が対向する向きに交互にサンドイッチ状に積層し
てセグメント電極５２，５２，５２‥‥とコモン電極５
３，５３，５３‥‥を形成し、中央部に圧電振動層５１
の活性領域５４を構成するようにした圧電振動子で、固
定基板５５に対向する側の不活性領域のエッジ部を切り
落として切り落とし部５６，５６が形成されている。
【００２０】圧電振動子５０は、その平面部５７を接着
剤により固定基板５５に固定され、また切り落とし部５
６，５６と固定基板５５とで形成されるＶ字状の溝に
は、固化後も弾性を維持する導電性接着剤５８，５８を
充填して、圧電振動子５０の各側面電極５２ａ，５３ａ
とリード端子５９，６０とが接続されている。
剤により固定基板５５に固定され、また切り落とし部５
６，５６と固定基板５５とで形成されるＶ字状の溝に
は、固化後も弾性を維持する導電性接着剤５８，５８を
充填して、圧電振動子５０の各側面電極５２ａ，５３ａ
とリード端子５９，６０とが接続されている。
【００２１】またこの実施例では振動板６２に当接して
いる圧電振動子５０の他端側のエッジ部にもやはり切り
落とし部６３．，６３が形成されていて、圧電振動子５
０と振動板６２を固定する接着剤の逃げ部をなすように
構成されている。これにより余分に塗布された接着剤が
切り落とし部６３，６３に流れ込み、振動板６２と圧電
振動子５０との補強をなすと共に隣接する圧電振動子と
の隙間に流れ込むのを防止する。
いる圧電振動子５０の他端側のエッジ部にもやはり切り
落とし部６３．，６３が形成されていて、圧電振動子５
０と振動板６２を固定する接着剤の逃げ部をなすように
構成されている。これにより余分に塗布された接着剤が
切り落とし部６３，６３に流れ込み、振動板６２と圧電
振動子５０との補強をなすと共に隣接する圧電振動子と
の隙間に流れ込むのを防止する。
【００２２】この実施例において圧電振動子５０に駆動
信号を印加すると、活性領域５４だけが伸長して振動板
６２を押圧して圧力発生室６５を圧縮して、ノズル開口
６６からインク滴を発生させることになる。圧電振動子
５０は、駆動信号の印加による伸長に伴なって、図９に
示したように伸長方向と直角方向に収縮することになる
が、下端のエッジ部５０ａ、５０ａが切り欠かれている
から、固定基板５５による拘束を受けることがなく、し
たがって先端が大きく変形できて高いエネルギ効率でイ
ンク滴を発生させ、また圧電振動子５０や固定基板５５
の疲労も小さくなる。
信号を印加すると、活性領域５４だけが伸長して振動板
６２を押圧して圧力発生室６５を圧縮して、ノズル開口
６６からインク滴を発生させることになる。圧電振動子
５０は、駆動信号の印加による伸長に伴なって、図９に
示したように伸長方向と直角方向に収縮することになる
が、下端のエッジ部５０ａ、５０ａが切り欠かれている
から、固定基板５５による拘束を受けることがなく、し
たがって先端が大きく変形できて高いエネルギ効率でイ
ンク滴を発生させ、また圧電振動子５０や固定基板５５
の疲労も小さくなる。
【００２３】なお、上述の実施例においては、圧電振動
子のエッジを研磨などにより切り落とし部を積極的に形
成するようにしているが、図１０に示したように、圧電
振動材料を積層するにあたって一定の厚みを有するグリ
ーンシート７０，７０，７０‥‥と電極形成材料のグリ
ーンシート７１，７１，７１，７１‥‥、７２，７２，
７２‥‥を重ねていくと、電極が上下に重なる領域、つ
まり活性領域７４となる部分が、他の部分よりも一方の
極となる電極形成材料のグリーンシートの枚数分だけ積
層数が多くなるので、最終的には活性領域に段差Δｄの
凸部７５が生じることになる。
子のエッジを研磨などにより切り落とし部を積極的に形
成するようにしているが、図１０に示したように、圧電
振動材料を積層するにあたって一定の厚みを有するグリ
ーンシート７０，７０，７０‥‥と電極形成材料のグリ
ーンシート７１，７１，７１，７１‥‥、７２，７２，
７２‥‥を重ねていくと、電極が上下に重なる領域、つ
まり活性領域７４となる部分が、他の部分よりも一方の
極となる電極形成材料のグリーンシートの枚数分だけ積
層数が多くなるので、最終的には活性領域に段差Δｄの
凸部７５が生じることになる。
【００２４】この状態で焼成して、図１１に示したよう
に凸部７５を固定基板７７に当接さて接着剤で固定する
ようにすると、不活性領域となる両側部に固定基板７７
との間に空間７８，７８が生じる。この結果、切り落と
し部を形成するための特別な加工を要することなく、活
性領域７４だけを固定基板７７に当接固定し、かつエッ
ジ部をフリーな状態に維持させた圧電振動ユニットを構
成することができる。
に凸部７５を固定基板７７に当接さて接着剤で固定する
ようにすると、不活性領域となる両側部に固定基板７７
との間に空間７８，７８が生じる。この結果、切り落と
し部を形成するための特別な加工を要することなく、活
性領域７４だけを固定基板７７に当接固定し、かつエッ
ジ部をフリーな状態に維持させた圧電振動ユニットを構
成することができる。
【００２５】図１２は本発明の第５実施例を示すもので
あって、図中符号８０は前述したようにセグメント電極
８１，８１，８１‥‥とコモン電極８２，８２，８２‥
‥とを中央部で一部ラップするように配置して中央部に
のみ活性領域８３を形成した積層型圧電振動子で、活性
領域８３とだけ対向当接するように基台８４に形成され
た凸部８５に接着剤で固定され、不活性領域には基台８
４との間に空間８６，８６を形成するようにして固定さ
れている。そして、各セグメント電極８１，８１，８１
‥‥、及びコモン電極８２，８２，８２‥‥を並列接続
している側面電極８１ａ、８２ａは、その下端を基台８
４に設けられたリード電極８７，８８に、固化後も弾性
を維持する導電性接着剤８９により固定されている。一
方、圧力発生室９０に対向する側は、やはり活性領域８
３にだけ接するようにサイズが選択された連結部材９１
を介して振動板９２のアイランド部９３に当接させて固
定され、不活性領域と振動板９２との間に空間９４が確
保されている。なお、図中符号９５，９５は振動板９２
に形成された薄肉部を、また９６は、ノズル開口９７を
備えたノズルプレートをそれぞれ示す。
あって、図中符号８０は前述したようにセグメント電極
８１，８１，８１‥‥とコモン電極８２，８２，８２‥
‥とを中央部で一部ラップするように配置して中央部に
のみ活性領域８３を形成した積層型圧電振動子で、活性
領域８３とだけ対向当接するように基台８４に形成され
た凸部８５に接着剤で固定され、不活性領域には基台８
４との間に空間８６，８６を形成するようにして固定さ
れている。そして、各セグメント電極８１，８１，８１
‥‥、及びコモン電極８２，８２，８２‥‥を並列接続
している側面電極８１ａ、８２ａは、その下端を基台８
４に設けられたリード電極８７，８８に、固化後も弾性
を維持する導電性接着剤８９により固定されている。一
方、圧力発生室９０に対向する側は、やはり活性領域８
３にだけ接するようにサイズが選択された連結部材９１
を介して振動板９２のアイランド部９３に当接させて固
定され、不活性領域と振動板９２との間に空間９４が確
保されている。なお、図中符号９５，９５は振動板９２
に形成された薄肉部を、また９６は、ノズル開口９７を
備えたノズルプレートをそれぞれ示す。
【００２６】この実施例において駆動信号が印加される
と、圧電振動子８０は、前述したように活性領域８３だ
けが伸長して振動板９２を押圧して圧力発生室９０を圧
縮して、ノズル開口９７からインク滴を発生させること
になる。圧電振動子８０は、駆動信号の印加による伸長
に伴なって、図１３に示したように伸長方向と直角方向
に収縮することになるが、下端の固定されていない不活
性部８０ａ、８０ａが、圧電振動子８０の変形に対して
は弾性を示す導電性接着剤８９，８９により固定されて
いるだけであり、また上端側の固定されていない不活性
部８０ｂ，８０ｂも振動板９２に対してフリーな状態に
保たれているから、圧電振動子８０は、基台８４や振動
板９２から収縮に対する拘束を受けることがなく、した
がって、先端の全面が振動板に固定されている場合に比
較して伸長度合がさらに大きくなる。したがって、より
一層高いエネルギ効率でインク滴を発生させるととも
に、圧電振動子８０，基台８４，及び振動板９２の疲労
も小さくなる。
と、圧電振動子８０は、前述したように活性領域８３だ
けが伸長して振動板９２を押圧して圧力発生室９０を圧
縮して、ノズル開口９７からインク滴を発生させること
になる。圧電振動子８０は、駆動信号の印加による伸長
に伴なって、図１３に示したように伸長方向と直角方向
に収縮することになるが、下端の固定されていない不活
性部８０ａ、８０ａが、圧電振動子８０の変形に対して
は弾性を示す導電性接着剤８９，８９により固定されて
いるだけであり、また上端側の固定されていない不活性
部８０ｂ，８０ｂも振動板９２に対してフリーな状態に
保たれているから、圧電振動子８０は、基台８４や振動
板９２から収縮に対する拘束を受けることがなく、した
がって、先端の全面が振動板に固定されている場合に比
較して伸長度合がさらに大きくなる。したがって、より
一層高いエネルギ効率でインク滴を発生させるととも
に、圧電振動子８０，基台８４，及び振動板９２の疲労
も小さくなる。
【００２７】なお、この実施例においては圧電振動子の
活性領域と振動板とを接続する連結部材を別部材として
構成しているが、振動板のアイランド部と一体に構成す
ることができるばかりでなく、前述の図８に示したよう
に振動板側の不活性領域の一部切り落して、活性領域だ
けを振動板、もしくは振動板のアイランド部に当接固定
するようにしても同様の作用を奏することは明らかであ
る。
活性領域と振動板とを接続する連結部材を別部材として
構成しているが、振動板のアイランド部と一体に構成す
ることができるばかりでなく、前述の図８に示したよう
に振動板側の不活性領域の一部切り落して、活性領域だ
けを振動板、もしくは振動板のアイランド部に当接固定
するようにしても同様の作用を奏することは明らかであ
る。
【００２８】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
圧電振動子に凸部を形成するという複雑で困難な加工を
必要とすることなく、圧電振動子のエッジ部に作用する
応力を極めて小さくでき、しかも収縮側が拘束されてい
ない分、電極配列方向の伸長度合が大きくなり、高い効
率でインク滴を発生させることができる。
圧電振動子に凸部を形成するという複雑で困難な加工を
必要とすることなく、圧電振動子のエッジ部に作用する
応力を極めて小さくでき、しかも収縮側が拘束されてい
ない分、電極配列方向の伸長度合が大きくなり、高い効
率でインク滴を発生させることができる。
【図１】本発明の一実施例を示す斜視分解図である。
【図２】本発明の一実施例を示す断面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ同上装置
に用いる圧電振動ユニットの一実施例を両側面の構造を
示す図である。
に用いる圧電振動ユニットの一実施例を両側面の構造を
示す図である。
【図４】同図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の記録
ヘッド、及び従来の記録ヘッドとに駆動信号を印加した
時の伸張形態を示す図である。
ヘッド、及び従来の記録ヘッドとに駆動信号を印加した
時の伸張形態を示す図である。
【図５】同上圧電振動子の製造方法の一実施例を示す図
である。
である。
【図６】本発明の他の実施例を示す図である。
【図７】同上装置に駆動電圧を印加した時の状態を示す
図である。
図である。
【図８】本発明の第３実施例を示す断面図である。
【図９】同上装置に駆動信号を印加した時の状態を示す
図である。
図である。
【図１０】積層型圧電振動子の一実施例を示す断面図で
ある。
ある。
【図１１】同上圧電振動子を使用した本発明の第４実施
例を示す図である。
例を示す図である。
【図１２】本発明の第５実施例を示す断面図である。
【図１３】同上装置の動作を示す図である
１ ノズルプレート
２ ノズル開口
３ スペーサ
４ 圧力発生室
５ 振動板
６ 圧力発生室
８ 固定基板
９ 積層型圧電振動子
１０，１１ リード電極
１２，１２ 切り落とし部
１３ 平面部
１５ 活性領域
２０ セグメント電極
２１ コモン電極
２２ 圧電材料
２０ａ 側面電極
２１ａ 側面電極
２８，２９ 導電性接着剤
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(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】 セグメント電極及びコモン電極となる電
極形成材料と圧電材料とを交互に積層し、中央部に活性
領域を形成して積層方向に伸縮するように構成された圧
電振動子と、該圧電振動子を固定する固定基板と、前記
圧電振動子の先端に当接し、前記圧電振動子の伸縮によ
りインクを圧縮してインク滴を発生する流路構成部材と
を備えたインクジェット式記録ヘッドにおいて、 前記固定基板または前記流路構成部材の一方に、前記圧
電振動子の前記活性領域とのみ当接して非活性領域との
間に空間を形成する凸部を形成したインクジェット式記
録ヘッド。 - 【請求項２】 前記凸部が、固定基板の前記圧電振動子
に当接する側に、前記圧電振動子の活性領域に対向する
部分を残して斜面を形成することにより形成されている
請求項１のインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項３】 前記切り落とし部と前記圧電振動子とに
より形成される空間に固化後も弾性を維持する接着剤が
充填されている請求項２に記載のインクジェット式記録
ヘッド。 - 【請求項４】 前記接着剤が導電性を有し、前記圧電振
動子と固定基板とに形成されているリード電極との電気
接続を行っている請求項３に記載のインクジェット式記
録ヘッド。 - 【請求項５】 セグメント電極及びコモン電極となる電
極形成材料と圧電材料とを交互に積層し、中央部に活性
領域を形成して積層方向に伸縮するように構成された圧
電振動子と、該圧電振動子を固定する固定基板と、前記
圧電振動子の先端に当接し、前記圧電振動子の伸縮によ
りインクを圧縮してインク滴を発生する流路構成部材と
を備えたインクジェット式記録ヘッドにおいて、 前記圧電振動子が、前記セグメント電極、前記コモン電
極、及び前記圧電材料とを積層して、前記セグメント電
極と前記コモン電極とが共に重なる領域の、前記固定基
板の側だけに凸部を形成して構成され、前記圧電振動子
の前記凸部が形成されていない端部を前記流路構成部材
に当接させて、前記凸部だけを前記固定基板に固定した
インクジェット式記録ヘッド。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16625193A JP3478297B2 (ja) | 1992-06-26 | 1993-06-11 | インクジェット式記録ヘッド |
| US08/082,451 US5381171A (en) | 1992-06-26 | 1993-06-25 | Ink-jet recording head |
| SG1996004591A SG46424A1 (en) | 1992-06-26 | 1993-06-25 | Ink-jet recording head |
| DE69302226T DE69302226T2 (de) | 1992-06-26 | 1993-06-25 | Tintenstrahlaufzeichnungskopf |
| EP93110316A EP0576037B1 (en) | 1992-06-26 | 1993-06-25 | Ink-jet recording head |
| HK97102027A HK1000416A1 (en) | 1992-06-26 | 1997-10-24 | Ink-jet recording head |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16932892 | 1992-06-26 | ||
| JP4-169328 | 1992-12-08 | ||
| JP32815792 | 1992-12-08 | ||
| JP4-328157 | 1992-12-08 | ||
| JP16625193A JP3478297B2 (ja) | 1992-06-26 | 1993-06-11 | インクジェット式記録ヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06226971A JPH06226971A (ja) | 1994-08-16 |
| JP3478297B2 true JP3478297B2 (ja) | 2003-12-15 |
Family
ID=27322658
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16625193A Expired - Lifetime JP3478297B2 (ja) | 1992-06-26 | 1993-06-11 | インクジェット式記録ヘッド |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5381171A (ja) |
| EP (1) | EP0576037B1 (ja) |
| JP (1) | JP3478297B2 (ja) |
| DE (1) | DE69302226T2 (ja) |
| SG (1) | SG46424A1 (ja) |
Families Citing this family (38)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6050679A (en) * | 1992-08-27 | 2000-04-18 | Hitachi Koki Imaging Solutions, Inc. | Ink jet printer transducer array with stacked or single flat plate element |
| GB2283206B (en) * | 1993-10-07 | 1997-03-19 | Seiko Epson Corp | Piezo-electric driver for an ink jet recording head,and its manufacturing method |
| JP3235635B2 (ja) * | 1993-11-29 | 2001-12-04 | セイコーエプソン株式会社 | インクジェット記録ヘッド |
| US5761783A (en) * | 1994-03-29 | 1998-06-09 | Citizen Watch Co., Ltd. | Ink-jet head manufacturing method |
| JP3501860B2 (ja) * | 1994-12-21 | 2004-03-02 | 日本碍子株式会社 | 圧電／電歪膜型素子及びその製造方法 |
| US5912679A (en) * | 1995-02-21 | 1999-06-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Ink-jet printer using RF tone burst drive signal |
| JP3592780B2 (ja) * | 1995-02-22 | 2004-11-24 | 富士写真フイルム株式会社 | 液体噴射装置 |
| JP3439570B2 (ja) * | 1995-05-08 | 2003-08-25 | 日本碍子株式会社 | ダイヤフラム構造体 |
| DE69604645T2 (de) * | 1995-07-24 | 2000-03-02 | Ngk Insulators, Ltd. | Chip des piezoelektrischen/elektrostriktiven types |
| JP3215789B2 (ja) * | 1995-12-21 | 2001-10-09 | シチズン時計株式会社 | インクジェット記録ヘッド |
| US6334672B1 (en) * | 1996-04-18 | 2002-01-01 | Minolta Co., Ltd. | Inkjet recording head having a driving source attached by a chamfered adhesive layer |
| US6290341B1 (en) * | 1996-10-18 | 2001-09-18 | Seiko Epson Corporation | Ink jet printing head which prevents the stagnation of ink in the vicinity of the nozzle orifices |
| JP2861980B2 (ja) * | 1997-01-30 | 1999-02-24 | 日本電気株式会社 | インク滴噴射装置 |
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