JPH03190742A - インクジェットヘッド - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はインクジェットプリント記録に係わるもので、
特にインク中において圧電変換器を駆動させ、ノズル開
口部よりインクを吐出させて記録紙等の媒体上にインク
像を形成するインクジェット方式の記録装置に関する。

更に詳細にはインクジェットヘッドに関するものである
。

［従来の技術］ 複数個のノズル開口部を有するノズル形成基板と、その
背後に、ある間隔を有して配置され、インクと直接接触
して加圧する圧電変換器とを積層してなるインクジェッ
トヘッドは、特公昭６０−８９５３’・号公報に開示さ
れている。この構造のインクジェットヘッドは、片持ち
もしくは両持ち梁構造である圧電変換器がノズル形成基
板に対してほぼ直角方向に変位することで圧力を発生し
、圧電変換器とノズル形成基板との間にあるインクを吐
出させるようになっている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし上記従来技術の圧電変換器を用いたインクジェッ
トヘッドは、積層構造であるため製造時および使用時の
温度変化により各部に内部歪が発生し、バイメタル作用
によるたわみが生じる。このため寸法精度の確保が困難
となり、インク吐出諸特性が安定しない。特に、圧電変
換器とノズル形成基板との間隙寸法がインク吐出諸特性
に対して最も大きな影響を及ぼすが、従来のインクジエ
ットヘッドでは、複数本の圧電変換器を並べて構成され
ていたので、前記圧電変換器とノズル形成基板との微小
間隙寸法を高精度に確保することができないという問題
点を有していた。

そこで本発明はこの様な問題点を解決するもので、その
口約とするところは圧電変換器とノズル形成基板との間
隙寸法を高精度に確保し、インク吐出諸特性を安定させ
ることにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明によるインクジェットヘッドは複数個のノズル開
口部を有するノズル形成基板と、前記ノズル開口部と１
対１に配置された圧電素子と弾性体よりなる圧電変換器
と、この圧電変換器が接合されるベース部とを積層して
なるオンディマンド型インクジェットヘッドにおいて、 前記ベース部の熱膨張係数が前記圧電変換器の熱ＨＦ／
張係数に近似していることを特徴とする。

［作用］ 本発明の上記構成によれば圧電変換器の熱膨張係数に近
似した熱膨張係数を有するベース部上に圧電変換器が積
層されるため、製造時と使用時の温度変化による歪及び
たわみが減少し、複数本の圧電変換器とノズル形成基板
との微小間隙が一様かつ高精度に確保される。

［実施例］ 本発明の一実施例を、インクジェットプリンタに用いら
れる、振動子が片持ち梁構造であるインクジェットヘッ
ドの例を用い、図面にもとづいて説明する。

第１図（ａ）（、ｂ）は、主としてインクジェットヘッ
ドのベース部、圧電変換器およびノズル形成基板の構成
を示す斜視図と正面図である。１はベース部であり、駆
動部の変形を防ぐために、金属、セラミックス等、剛性
の高い部材で構成されている。ベース部１の上部には°
、複数本の圧電変換器との導通性を形成する電極２が設
けられている。７は圧電変換器であり複数本の互いに平
行に配置された圧電素子３と、その両面に形成された電
極４と、圧電素子３のノズル開口部６側に配置された金
属層の弾性板５とで構成されている。９はスペーサであ
り、圧電変換器７とノズル形成基板８との導通性を形成
し、かつこれらの間隙を一定に保つためのものである。

ノズル形成基板８は、複数本の圧電変換器７と対面する
複数個のノズル６を有している。また、スペーサー９に
よる導通性から弾性板５側の電極の共通電極としての役
割を果たしている。以上のような各部材を図示のように
積層することにより駆動部が構成されている。

そして、複数本の圧電変換器７に電気信号を伝達するＦ
ＰＣＩＯを結線することでヘッドが、構成されている。

圧電変換器７は、自由に変位可能な振動部である振動子
１１と固定部分１２とから構成されている。そして圧電
素子３の両面電極４の間に電圧を印加、放電すると圧電
効果により圧電素子３が収縮、伸長し、この縦振動が弾
性板５により振動子１１の自由端をノズル開口部６に対
してほぼ直角方向に変位１３させる。この変位によりノ
ズル開口部６近傍のインクの圧力が高まり、インク滴が
ノズル６より吐出する。従って電圧を選択的に印加、放
電することにより振動子１１の自由端が変形変位し、近
傍のインクをノズル６から吐出させ印字が出来る。弾性
板５は、駆動時に振動子１１がノズル形成基板８に接触
することで圧電素子３が破損するのを防止するために第
１図ではノズル基板８側へ配置したが、反対側に配置し
ても同様の変位は得られる。

ベース部１には複数の圧電変換器７と平行する前記電極
２がパターンニングされており、これにＦＰＣＩＯを接
続することで電気信号を圧電変換器７に伝える。電極２
と圧電変換器の電極４との導通性は、金属粒子や表面に
金属処理を施した微粒樹脂を含む熱硬化型接着剤、ある
いはろう付けにより得ることが出来る。

ノズル形成基板８と圧電変換器７との導通性を確保する
と同時にこれらの間隙を形成するスペーサー９としては
金属薄板を用いる。あるいは、前記同様金属粒子又は金
属処理を施した微粒樹脂の粒度を限定することで必要な
間隙寸法をつくりまた導通性をもたせることもできる。

次に本実施例の製造工程を第２図を用い説明する。まず
ベース部１上に独立した電極パターン２を形成するため
、ポリイミドにより薄膜１４を作り、その上部にＡｇ又
はＣｕの電極をエツチングにより形成する。次いでその
上部にあらかじめ圧電セラミック３と弾性板５とを接合
した圧電変換器７を、粒度が−様なＮｉメツキ付きの微
粒樹脂を分散混入したポリイミドにより接合する。また
、ノズル形成基板８についても、これと同様に、圧電変
換器７とノズル形成基板間８の間隙量として必要な粒度
のＮｉメツキ付きの微粒樹脂を分散混入したポリイミド
により接合する。

以上のような積層構造では、接着剤が熱硬化性であるこ
とから、製造時と使用時との間に温度差があり、各々の
構成部材間での熱膨張係数差があると、たわみが発生す
る。特に、圧電変換器７の二部材は密接接合であり、ベ
ース部１との接合も振動特性の安定化を図るために密接
接合としであるので、各部材間での熱膨張係数差が微妙
に影響し、たわみが発生し易い構造である。

そこで本実施例では圧電変換器の弾性板５およびベース
部１として、圧電セラミックの熱膨張係数（α＝４．５
Ｘ１０−６）に極めて近似したインバー圧延板（α＝２
．８ｘｌｏ−６）あるいはＭｏ　（α＝４．９Ｘ１０−
６）を使用し、圧電変換器およびベース部接合間の内部
歪およびたわみの発生を防いだ。

このように熱膨張係数を近似させたことによりたわみ防
止の効果が得られたが、ポリイミドで接合することによ
り、接合部に弾性をもたせた接合法も効果に関与してい
るものである。

このように、圧電変換器７とベース部１との熱膨張係数
を近似させることで、製造時と使用時との温度差による
内部歪発生およびバイメタル効果による圧電変換器のた
わみが防げ、圧電変換器７とノズル形成基板８との間隙
寸法が高精度に確保された。また内部歪を最小に抑える
ことができたため、強度が心配されていた圧電素子３の
破壊をも防止でき信頼性を向上させることができた。

［発明の効果］ 以上説明した様に本発明によれば、圧電変換器とベース
部との熱膨張係数を近似させたため、圧電変換器のたわ
み発生を抑えることができ、しかも使用時の環境温度変
化において内部歪変化を最小にできる。従って圧電変換
器とノズル形成基板との間隙寸法を高精度に管理・確保
でき、インク滴の吐出スピード、吐出様態、吐出量とい
った諸特性が優れた印字品質の良い、信頼性の高いイン
クジェットヘッドを提供できるといった効果が得られる
。

【図面の簡単な説明】 第１図（ａ）（ｂ）は、本発明に係るインクジェットヘ
ッドの一実施例における駆動部の部分斜視図および正面
図。 第２図は、同上駆動部の製造法を示す説明図。 １・・・ベース部 ３・・・圧電素子 ５・・・弾性板 ６・・・ノズル ７・・・圧電変換器 ８・・・ノズル形成基板 １０　・　・　ＦＰＣ 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　複数個のノズル開口部を有するノズル形成基板と、前
   記ノズル開口部と１対１に配置された圧電素子と弾性体
   よりなる圧電変換器と、この圧電変換器が接合されるベ
   ース部とを積層してなるオンディマンド型インクジェッ
   トヘッドにおいて、前記ベース部の熱膨張係数が前記圧
   電変換器の熱膨張係数に近似していることを特徴とする
   インクジェットヘッド。