JPH0416353A - インクジェット記録ヘッド - 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、インクジェット記録ヘッドに関する。

［従来の技術］ ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ等の電子機
器の出力装置としてプリンタがある。このプリンタには
インクジェット記録ヘッドを用いたものがある。

第５図はインクジェット記録ヘッドの従来例を示す斜視
図である。

同図に示すように圧電アクチュエータユニット１０の上
にインク室ブロック１１が取り付けられており、このイ
ンク室ブロック１１の上にノズルプレト１２が取り付け
られてインクジェット記録ヘッドが構成されている。な
お、本明細書において、圧電アクチュエータの集合体を
圧電アクチュエータユニットとする。

第６図は第５図に示したインクジェット記録ヘッドの分
解斜視図である。

同図に示すように、圧電アクチュエータユニット１０の
上に、複数（図では２つ）のインク室１３かノズルの片
側に互いに並列に形成されたインク室ブロック１１が取
り付けられている。このインク室ブロック１１の各イン
ク室１３の底面は振動板を形成しており、インク室ブロ
ック１１は各圧電アクチュエータ１４に接合されている
。各インク室１３は内部でそれぞれ互いに連通しており
、各インク室１３はインク供給口１５に連通している。

このインク室ブロック１１の上には複数（図では２つ）
のノズル１６が形成されたノズルプレート１２が取り付
けられている。各ノズル１６は各インク室１３にそれぞ
れ連通している。特開昭５４−１４６６３３号公報でも
同様にノズル列の片側に複数のインク室が設けられた例
が示されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら上述の従来例によると、インク室が並列に
形成されているため、互いに隣接するノズル１６の間隔
、即ちノズルピッチをあまり小さくすることができない
。その理由は、各インク室の圧電アクチュエータＩ４を
製作する際のダイシングソー、レーザ等の機械的な加工
精度に限界があり、この加工精度によって圧電アクチュ
エータ１４のノズルピッチ方向の幅が決定されてしまう
からである。

従って、本発明の目的は、ノズルピッチをより小さくす
ることのできる小さなインクジェット記録ヘッドを提供
することにある。

［課題を解決するための手段］ 上述の目的は、本発明によれば１列に配置された複数の
ノズルと、各ノズルにそれぞれ連通した複数のインク室
と、各インク室をそれぞれ押圧する複数の圧電アクチュ
エータとを備えており、複数のインク室がノズル列に対
して互いに異なる側に交互に配置されていることにより
達成される。

［作用］ インクジェット記録ヘッドの各インク室はノズル列に対
して互いに異なる側に交互に配置されている。圧電アク
チュエータにより各インク室が押圧されることで圧力が
発生し各インク室からインクが噴射される。

［実施例］ 以下、本発明によるインクジェット記録ヘッドを実施例
により説明する。

第２図は本発明の一実施例としてのインクジェット記録
ヘッドの斜視図である。

同図に示すように、ノズル２ａが形成されたノズルプレ
ート２１がインク室ブロック２２に取り付けられており
、このインク室ブロック２２に圧電アクチュニータユニ
ット２３ａ及び２３ｂが取り付けられてインクジェット
記録ヘッドが構成されている。

第１図は第２図に示したインクジェット記録ヘッドの分
解斜視図である。

同図に示すように、複数（図では４つ）のノズル２０が
１列状に所定の間隔でノズルプレート２１の中央部に形
成されている。なお、本実施例におけるノズル２Ｇの数
は４つであるが、これに限らずインク室２４〜２７の数
とともに増減してもよいことは明らかである。

ノズルプレート２１は、感光性ガラス、例えばＰＥＧ３
　（金属イオンを増感材と共に溶解した珪酸塩ガラス）
やシリコンウェハからなり、この感光性ガラスをエツチ
ング加工することで形成される。

インク室２６及び２７はインク室２４及び２５に対向す
る方向に向いておりかつインク室２４及び２５の先端部
２４ａ及び２５ａ間にインク室２６の先端部２６ａが挿
入されるように配置されている。インク室ブロック２２
には、複数（図では４つ）の先端部２４ａ〜２７ａが模
型で溝状に形成されたインク室２４〜２７が形成されて
いる。即ち、各インク室２４〜２７は対向する先端部２
４ａ〜２７ａが互いに噛合するように配置されており、
各インク室２４〜２７は、ノズルプレｈ２１のノズル２
０が位置する部分にインク室２４〜２７の先端部２４ａ
〜２７ａか位置するように形成されている。換言すれば
、複数のインク室がノズル列に対して互いに異なる側に
交互に配置されている。

なお、４つのノズル２０が位置する部分の一方の側（例
えば図の右側）の２つのインク室２４及び２５は、イン
ク室ブロック２２の内部でそれぞれ連通しており、イン
ク室ブロック２２に設けられたインク供給０２８に連通
している。インクは外部からインク供給口２８を介して
インク室２４及び２５に貯蔵される。

４つのノズル２０が位置する部分の他方の側（図の左側
）の２つのインク室２６及び２７も同様に、インク室ブ
ロック２２の内部でそれぞれ連通しており、インク室ブ
ロック２２に設けられたインク供給口２９に連通してい
る。

インク室ブロック２２の４つのノズル２ｏが位置する部
分の右側の２つのインク室２４及び２５のピッチをｐｌ
とすると、この２つのインク室２４及び２５と同一の形
状の２つのインク室２６及び２７の先端部２６ａ及び２
７Ｂが互いに交互に組み合わされているので２組のイン
ク室２４及び２５のピッチの差ｐ２はｐ２はｐｌの１／
２になる。従ってノズルプレート２１の４つのノズル２
０のピッチｐ３は、従来のノズルのピッチの１／２とな
る。その結果このピッチｐ３は、現在の技術で加工でき
る限度の１／２のピッチとなる。

ちなみに、従来のインクジェット記録ヘッドの場合、ノ
ズルの間隔ｐ１は圧電アクチュエータ３つの間隔に等し
いので、ノズル間隔は５１４μｍとなる。ところが本実
施例のインクジェット記録ヘッドではノズルピッチがこ
の１／２の２５７μｍに縮まる。

インク室ブロック２２の各インク室２４〜２７の底面は
振動板を兼ねており薄く形成されているが、振動板は各
圧電アクチュエータの変位力で押圧されかつ振動板の内
部にインクを貯蔵しても耐えられるような強度で形成さ
れている。

このインク室ブロック２２は感光性ガラスやシリコンウ
ェハからなり、この感光性ガラスをエツチング加工する
ことで形成される。

インク室ブロック２２の下には２つの圧電アクチュエー
タユニット２３ａ及び２３ｂが取り付けられており、こ
の圧電アクチュエータユニット２３２及び２３ｂは複数
（図では６つ）の長尺状の圧電アクチュエータ３０ａ〜
３０１が互いに平行に配置されて構成されている。圧電
アクチニエータユニット２３ａ及び２３ｂの各圧電アク
チュエータ３０ａ〜３０Ｉ！はそれぞれ互いに同一線上
になるように配置されている。

第１図において右側の圧電アクチュエータユニット２３
ａの各圧電アクチュエータ３（ｌａ〜３Ｑｆは、インク
室ブロック２２の右側底面に接合されている。

右側の２つのインク室２４及び２５の振動板は圧電アク
チュエータ３０ｃ及び３０ｅに接合されている。

左側の圧電アクチュエータユニット２３ｂの各圧電アク
チュエータ３０ｇ〜３０１は、インク室ブロック２２の
左側底面に接合されている。左側の２つのインク室２６
及び２７の振動板は圧電アクチュエータ３０ｈ及び３［
１ｉに接合されている。

各圧電アクチュエータ３０ａ〜３０［は各圧電体の両面
に電極が設けられており、各電極は図示しないに接続さ
れている。駆動回路、例えば集積回路チップは圧電アク
チュエータユニット２３ａ及び２３ｂの裏側、側面又は
外部に設けられる。但し各インク室２４〜２７以外の部
分に接合された圧電アクチュエータ３０ａ　、　３０ｂ
　、　３０ｄ及び３０１は支持部材として変位しない状
態で使用される。そのため圧電アクチ、ｘ−夕３０ａ　
、　３０ｂ　、　３０ｄ　、　３０１．３０ｇ　。

３θｉ　、　３Ｑｋ及び３０Ｉ！には信号電圧は印加さ
れないので駆動回路に接続しなくてもよい。

第３図は第１図に示した圧電アクチュエータユニットの
製造工程を示す説明図である。但し２つの圧電アクチュ
エータユニットが一体化された場合である。

同図（Ａ）において、圧電材としての圧電セラミック材
料の粉末、有機バインダ、可塑剤などからなる２つのグ
リーンシート３１及び３３と２つの導電体層３２及び３
４とを互いに交互に積層する。この積層体３５を焼結し
てから分極する。なお、圧電セラミック材料としては好
ましくはＰＺＴ　（ジルコンチタン酸鉛）が用いられる
。

分極された積層体３５はダイシングソー等の切削装置に
よりダイシングされる。但し、ダイシングの深さは内部
の導電体層までであり、グリーンシートはダイシングさ
れずにそのまま残される（同図（Ｂ））。

ダイシングされた積層体は、２つのブロックか圧電アク
チュエータの形状になるようにダイシングされた方向と
垂直な方向であり同一の深さてダイシングされる。これ
により各圧電アクチュエータが形成される。各圧電アク
チュエータの表面の導電体層を例えば共通電極３６　（
ＧＮＤ　（グランド）電極）とし、内部の導電体層を信
号電極３７とする（同図（Ｃ））。

なお、各圧電アクチュエータは本実施例では圧電体が単
層であるが、これに限らず多層であってもよい。

次に、このようなインクジェット記録ヘッドの動作につ
いて第４図を参照して説明する。

第４図は、第２図に示したインクジェット記録ヘッドの
Ｉ−Ｉ線部分断面図である。

同図（Ａ）は圧電アクチュエータ３０ｅの電極３６及び
３７に信号電圧が印加される前の状態である。

同図（Ｂ）は圧電アクチ一エータ３０ｅの電極３６及び
３７に信号電圧が印加された際の状態である。

圧電アクチュエータ３０ｅの電極３６及び３７に信号電
圧が印加されると、圧電アクチュエータ３０ｅは圧電縦
変位効果により図中矢印Ｄ１方向に変位する。これによ
りインク室２４の底面を形成する振動板３８が変位し、
インク室２４が押圧されるのでインク室２４内のインク
がノズル２０から噴射され、用紙上に印字される。

なお、印字後は信号電圧が遮断されるので圧電アクチュ
エータ３０ｅは復元し、この圧電アクチュエータ３０ｅ
に接合された振動板３８も復元することにより、インク
がインク供給口を介してインク室２４内に吸入される。

但し、このような駆動が行われる圧電アクチュエータは
インク室の振動板に接合された圧電アクチュエータに限
られる。

圧電アクチュエータの駆動にはこれらのいずれの現象を
利用して振動板又はインク室を押圧してもよい。

このように複数のインク室をノズルの列の両側に並列に
配置することによって複数のインク室をノズルの列の片
側に並列した場合と比較してノズルピッチを１／２に縮
めることができるので印字密度を２倍とすることかでき
る。

［発明の効果コ 以上詳細に説明したように、本発明によれば、１列に配
置された複数のノズルと、各ノズルにそれぞれ連通した
複数のインク室と、各インク室をそれぞれ押圧する複数
の圧電アクチュエータとを備えており、複数のインク室
がノズル列に対して互いに異なる側に交互に配置されて
いるので、インク室や圧電アクチュエータの間隔を縮め
ることなくノズルのピッチを１／２に縮めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図に示したインクジェット記録ヘッドの分
解斜視図、第２図は本発明の一実施例としてのインクジ
ェット記録ヘッドの斜視図、第３図は第１図に示した圧
電アクチュエータユニットの製造工程を示す説明図、第
４図は、第２図に示したインクジェット記録ヘッドのＩ
−Ｉ線部分断面図、第５図はインクジェット記録ヘッド
の従来例を示す斜視図、第６図は第５図に示したインク
ジェット記録ヘッドの分解斜視図である。 ２０・・・・・・ノズル、２１・・・・・・ノズルプレ
ート、２２・・団・インク室ブロック、２３・・・・・
・圧電アクチュエータユニット、２４〜２７・・・・・
・インク室、２８．２９・旧・・インク供給口。 ９ｇ６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １列に配置された複数のノズルと、該各ノズルにそれぞ
   れ連通した複数のインク室と、該各インク室をそれぞれ
   押圧する複数の圧電アクチュエータとを備えており、前
   記複数のインク室が前記ノズル列に対して互いに異なる
   側に交互に配置されていることを特徴とするインクジェ
   ット記録ヘッド。