JP3097128B2 - インクジェットプリンタヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はインクジェット記録装置に係わるもので、特
にインク中に於て振動素子を駆動し、その圧力でノズル
オリフィスよりインクを吐出させて印字を行うインクジ
ェットプリンタヘッドに関する。

［従来の技術］ 従来、例えば特開平１−186329号公報に示されるよう
にこの種の印字機構は圧力発生振動を起こす為の振動素
子として、梁状圧電素子の少なくとも片面に伸縮拘束部
材を接合し、その圧電素子の振動方向にノズルオリフィ
スを僅かな間隙を隔てて配置していた。

［発明が解決しようとする課題］ 前述の従来技術では印字密度、印字速度、印加電圧等
の制限から、振動素子の形状が制約され、その結果圧力
発生振動の振幅が微少になり、ノズルオリフィスとの間
隙を微少且つ高精度に保つ必要性があった。しかし振動
素子が片持ち梁形状であるため、その先端は、ばらつき
易く、ノズルオリフィスとの間隙を微少且つ高精度に保
つ事が困難であるという問題があった。さらに、振動素
子が振動中、ノズルオリフィスを形成しているノズルプ
レートに接すると、その脆性から、破壊につながるとい
う問題点も有し、安定したインク吐出特性を有するイン
クジェットヘッドの提供が困難であった。

そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、
その目的とする所は、振動素子に設けた溝にインクを充
填させて、振動圧力発生により、溝方向にインク吐出す
る事で、ノズルオリフィスを形成しているノズルプレー
トと振動素子の振動方向とを平行とし、振動素子が振動
中にノズルプレートに接する事を無くするとともに、振
動素子とノズルオリフィスとの、僅かな隙間を、高精度
に保つ事ができるようにして、安定したインク吐出特性
を有するインクジェットプリンタヘッドを提供する事に
ある。

［課題を解決するための手段］ 上記技術的課題を解決するため、本発明は、ノズルオ
リフィスを有するノズルプレートと、前記ノズルオリフ
ィスに対応して溝部が形成された振動素子と、該振動素
子の溝部側を接合した基板とを有し、前記溝部が形成さ
れた振動素子のノズルプレート側端面と、前記ノズルプ
レートは間隙をおいて対向していることを特徴とする。

また、前記ノズルプレートに凹部が形成されているこ
とを特徴とする。

［作用］ インク中で駆動させられる振動素子に溝を設け、その
溝を有する面に基板を接合し、長孔を形成する事から、
振動素子に駆動電圧が印加されると、振動素子の溝底面
と基板の間隔が振動によって伸縮する。したがって、振
動素子の溝にインクが充填された状態で、振動素子が振
動すると、圧力の発生によって、インクは溝の開放面方
向に逃げ、溝の開放面から吐出する事になる。そして、
振動素子の溝の一開放面にノズルオリフィスが対向して
いる事から、前記インク吐出によってノズルオリフィス
よりインク滴が整形され吐出する。

またノズルプレートと振動素子の振動方向とが平行と
なるので、僅かな隙間さえあれば、振動素子が振動中ノ
ズルプレートに接する事は無く、接触によって振動素子
の破壊につながる事が無い。

さらに振動素子の一面が基板に接合されている事か
ら、製造中工程中でラッピングするなどして、片持ち梁
状の振動素子と比較して、容易に、ノズルプレートと対
向する面を加工でき、僅かな隙間を高精度に保つ事がで
きる。

［実施例］ 以下本発明のインクジェットプリンタヘッドの構造及
び特徴を図面に従って説明する。

第１図は本発明によるインクジェットプリンタヘッド
の一実施例を示す断面図で、第２図は第１図におけるII
−II視図であり、複数のノズルオリフィスが形成されて
いる。１は振動素子としての角柱形積層圧電素子であ
り、溝1aが形成されている。角柱形積層圧電素子１の、
溝1aを有する面1cは、基板としてのセラミック基板２、
あるいはセラミック基板２に形成されたCOM電極2a及びS
EG電極2bの導電パターンに接合されている。つまり振動
素子と基板が接合され、接合境界面側の振動素子に溝が
設けられている。そして角柱形積層圧電素子各々の電極
から導電パターン2a、2bへと配線されている。３はベー
スで、側面視でロ形をしている。ベース３の内周面3aに
は、前記セラミック基板２の下面2cが接合されている。
また、角柱形積層圧電素子１の前面1bとセラミック基板
２の前面2d及びベース３の前面3bは同一面状に形成され
ている（ラッピング等で容易に同一面とする事ができ
る）。４はノズルプレートであり、ノズルオリフィス4a
が形成されている。ノズルオリフィス4aは角柱形積層圧
電素子１の溝1aに対向している。ノズルプレート４の内
側周辺部4bはベース３の前面3bに接合されている。この
内側周辺部4bは内方に突起して、スペーサーの役割を果
たしており、角柱形積層圧電素子１の前面1bとノズルオ
リフィス4bとの間に僅かな隙間ｃを保持している。５は
インクでベース３に形成されたインク供給用の孔3dから
供給される。６はシール部材で、シリコン系の接着剤に
よってインク漏れ防止の目的でベース３のロ形端面に充
填されている。７はインク吐出バランス板で、絶縁体か
らなり、角柱形積層圧電素子１の溝1aに隙間を保持して
セラミック基板２に接合されている。８は角柱形積層圧
電素子１の振動方向を示す矢印である。

上記構成に於て、角柱形積層圧電素子１にパルスが印
加されると、立ち上がりパルスで角柱形積層圧電素子１
が伸びる圧電素子だとすると、角柱形積層圧電素子圧電
素子１の、基板に接合されていない側1d（以下振動部と
いう）が急峻に伸びて、インク吐出バランス板７との隙
間が広がりインク５で充填される。

次いで立ち下がりパルスが印加されると、角柱形積層
圧電素子１の伸びが縮みへと反転し、インク吐出バラン
ス板７との隙間が狭まる。これにより角柱形積層圧電素
子圧電素子１の振動部1dとインク吐出バランス板７との
隙間に充填されていたインク５は溝1aの両開放面1e、1f
方向に逃げる事になる。そして、ノズルオリフィス4a
は、溝の一開放面1eからのインクの逃げを受け、インク
滴を整形して吐出する。

第３図は、第２図の複数のノズルオリフィスを設けた
場合の角柱形積層振動素子１への溝形成の一製造工程図
であり、第３図を用いて角柱形積層振動素子１への溝形
成方法を説明する。（ａ）は初期状態を示し、スライサ
ー等の研削装置を用いて、角柱形積層振動素子１へ複数
の溝を形成する（（ｂ）の状態）。次にセラミック基板
２へ角柱形積層振動素子１を接合する（（ｃ）から
（ｄ）の状態）。さらに奇数列の溝に対応させて角柱形
積層振動素子１を切削して、複数に分離する（（ｅ）の
状態）。以上の工程で、第２図における角柱形積層振動
素子１の形状が複数形成できる。

また、本実施例によれば、ノズルプレート４と角柱形
積層圧電素子１の振動方向８が平行なので、僅かな隙間
ｃさえあれば、角柱形積層圧電素子１が振動中、ノズル
プレート４に接する事は無く、接触によって角柱形積層
圧電素子１が破壊につながる事は無い。また、角柱形積
層圧電素子１は角柱状であり、その一面1cが基板２に接
合されている事から、高剛性で、製造中工程中でラッピ
ングするなどして、片持ち梁状の圧電素子に比較して、
容易に、ベース３の前面3b及び基板の前面2dと同一面に
加工でき、僅かな隙間ｃを高精度に保つ事ができる。

［発明の効果］ 本発明によると、ノズルプレートと振動素子との間に
間隙が設けられたことにより振動素子がノズルプレート
に接触することがないため振動素子の破壊を防止するこ
とができる。また、ノズルプレートの凹状部を通じて加
圧されたインクが吐出されるのでインク抵抗の均一化が
可能で安定したインク吐出特性を得られる等の効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わるインクジェットプリンタヘッド
の一実施例を示す断面図、第２図は第１図におけるII−
II視図であり、第３図は、角柱形積層振動素子１への溝
形成の一製造工程図である。 １……振動素子（角柱積層圧電素子） 1a……溝 ２……基板（セラミック基板） ３……ベース ４……ノズルプレート 4a……ノズルオリフィス ５……インク ６……シール部材（シリコン接着剤） ７……インク吐出バランス板 ８……角柱形積層圧電素子の振動方向

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ノズルオリフィスを有するノズルプレート
   と、 前記ノズルオリフィスに対応して溝部が形成された振動
   素子と、 該振動素子を固定する基板とを有し、 前記振動素子のノズルプレート側端面と、前記ノズルプ
   レートは間隙をおいて対向し、 前記振動素子は前記ノズルプレートと平行に変位するこ
   とでインクを吐出することを特徴とするインクジェット
   プリンタヘッド。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載のインクジェ
   ットプリンタヘッドがさらにインク吐出バランス板を有
   することを特徴とするインクジェットプリンタヘッド。