JPH05254129A - インクジェットプリンタヘッドの製作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インクを加圧する圧力発生手段の駆動凸部を
アレイ状に連設して連続方向と直交する上下方向に分極
したインクジェットプリンタヘッドにおいて、生産性が
良好な製作方法を実現する。 【構成】 連続する駆動凸部６の上下面が各々同一平面
上に位置する形状に圧力発生手段５を圧電性セラミック
の型成形で形成し、この圧力発生手段５を一対の導電板
１３，１４で上下方向から挾持して電力を通電するよう
にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、オンデマンド方式のイ
ンクジェットプリンタヘッドの製作方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】現在、静粛で高密度印刷が可能なプリン
タとして、オリフィスからインク滴を吐出させて印刷用
紙に定着させるインクジェットプリンタなどが実用化さ
れている。

【０００３】例えば、オンデマンド方式のインクジェッ
トプリンタヘッドでは、アレイ状に連設された駆動凸部
が予め連続方向と直交する上下方向に分極された圧力発
生手段を設け、この圧力発生手段の駆動凸部をオリフィ
スとインク供給路とが連通した圧力室に対向配置した構
造などとなっている。そして、このようなインクジェッ
トプリンタヘッドでは、印刷画像に対応した駆動電力で
圧力発生手段の駆動凸部を選択的に変形させ、この変形
する圧力発生手段の駆動凸部で圧力室内のインクを加圧
してオリフィスから吐出させるようになっている。

【０００４】そして、現在では上述のようなインクジェ
ットプリンタヘッドの圧力発生手段として、圧電性セラ
ミックを使用することが提案されている。この圧電性セ
ラミックは、耐蝕性や強度が良好であるので、圧力室な
どを形成する構造材としても利用可能であり、その生産
性向上と高密度化とが要望されている。このようなイン
クジェットプリンタヘッドとしては、短冊状や円筒状に
形成した圧電性セラミックを圧力室毎に設けたものが実
用化されており、また、板状の圧電性セラミックを二次
加工したりグリーンシートに加工を行なうなどして圧力
発生手段を形成することが提案されている。

【０００５】例えば、特開昭55-17575号公報に開示され
たインクジェットプリンタヘッドでは、各々の表面に選
択エッチング形成された凹溝が対向するように二枚の平
板状の圧電性セラミックを接合することで、連通した凹
溝からなる空隙を圧力室として圧電性セラミックが構造
材と圧力発生手段とを兼用するようになっている。同様
に、特開昭62-56150号公報や特開昭63-129173号公報及
び特開平2-150355号公報に開示されたインクジェットプ
リンタヘッドでは、片面や両面にダイシング等の切削加
工で凹溝が形成された平板状の圧電性セラミックに平板
状のカバープレートを接合する構造となっており、やは
り凹溝内の空隙を圧力室として圧電性セラミックが構造
材と圧力発生手段とを兼用するようになっている。

【０００６】また、特開平2-92644号公報に開示された
インクジェットプリンタヘッドでは、平板状の圧電性セ
ラミックをフォトリソグラフィーによるエッチングで櫛
歯状に成形し、その分割された先端部を圧力発生手段と
して利用するようになっている。さらに、特開昭63-173
64号公報に開示されたインクジェットプリンタヘッドで
は、ダイシング等の切削加工で櫛歯状に成形した二枚の
平板状の圧電性セラミックをスペーサを介して接合し、
その分割された先端部間にスペーサで形成された空隙を
圧力室として圧電性セラミックが構造材と圧力発生手段
とを兼用するようになっている。また、特開昭63-25275
0号公報に開示されたインクジェットプリンタヘッドで
は、ダイヤモンドカッタによる切削加工やレーザ加工で
櫛歯状に成形した二枚の平板状の圧電性セラミックを接
合して二枚の平板状のカバープレートで被い、圧電性セ
ラミックの分割された先端部間とカバープレートとで形
成された空隙を圧力室として圧電性セラミックが構造材
と圧力発生手段とを兼用するようになっている。

【０００７】さらに、特開昭63-149459号公報に開示さ
れたインクジェットプリンタヘッドでは、プレス加工や
レーザ加工で所定形状の貫通溝を形成するなどした複数
のグリーンシートを順次積層し、これを焼成した圧電性
セラミック内の空隙を圧力室やオリフィスとして圧電性
セラミックが構造材と圧力発生手段とを兼用するように
なっている。

【０００８】そして、特開昭62-101453号公報に開示さ
れたインクジェットプリンタヘッドでは、予めフォトエ
ッチングした感光性樹脂で空孔パターンを形成してお
き、プレス加工等で所定形状の貫通溝を形成するなどし
た複数のグリーンシートを空孔パターンを介して積層
し、これを加圧後に焼成した圧電性セラミック内の感光
性樹脂の空孔パターンを脱バインダで除去し、この空隙
を圧力室などとして圧電性セラミックが構造材と圧力発
生手段とを兼用するようになっている。

【０００９】ここで、特開昭55-17575号公報や特開平2-
92644号公報には、圧電性セラミックを選択エッチング
で成形することが開示されているが、実際には圧電性セ
ラミックは湿式の化学的なエッチングが困難で、イオン
ミリング法などが実施されているが、これは加工速度が
極めて低いために装置の生産性を阻害することになる。

【００１０】また、特開昭62-56150号公報、特開昭63-1
29173号公報、特開平2-150355号公報、特開昭63-17364
号公報には、圧電性セラミックをダイシング等の切削加
工で成形することが開示されているが、セラミックは硬
度が極めて高いので、この切削加工は低速で装置の生産
性が阻害され、工具寿命も低下することになるので好ま
しくない。

【００１１】そして、特開昭63-252750号公報には、圧
電性セラミックをレーザ加工で成形することが開示され
ているが、レーザ加工の精度を向上させるためにはレー
ザ光の強度を低減する必要があり、やはり加工速度が低
下して装置の生産性が阻害されることになる。

【００１２】さらに、特開昭63-149459号公報には、プ
レス加工やレーザ加工で成形したグリーンシートを焼成
して所定形状の圧電性セラミックを得ることが開示され
ているが、やはりレーザ加工は精度を向上させるために
レーザ光の強度を低減する必要があって生産性を阻害す
ることになり、プレス加工では三次元形状の成形が困難
であると共に加工部にクラックなどが生じやすいので好
ましくない。

【００１３】そして、特開昭62-101453号公報には、プ
レス加工等で成形したグリーンシートを感光性樹脂の空
孔パターンを介して積層し、その焼成後に空孔パターン
を除去することで所定形状の圧電性セラミックを得るこ
とが開示されているが、これでは製作工程が増加して作
業も煩雑であるため、装置の生産性が著しく低下するこ
とになって好ましくない。

【００１４】そこで、このような課題を解決するインク
ジェットプリンタヘッドの製作方法として本出願人が提
案した特願平3-161172号では、アレイ状に駆動凸部が連
続する圧力発生手段を圧電性セラミックの射出成形で形
成することで、圧電性セラミック製の圧力発生手段を均
質に量産してインクジェットプリンタヘッドの生産性を
向上させるようになっている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本出願人が提案した特
願平3-161172号のインクジェットプリンタヘッドの製作
方法では、アレイ状に駆動凸部が連続する圧力発生手段
を圧電性セラミックの射出成形で均質に量産できるよう
になっている。

【００１６】しかし、これでは射出成形で駆動凸部が形
成された圧力発生手段を分極することになるので、平板
状の圧電性セラミックを分極してから駆動凸部を形成す
る従来技術に比較して分極時の作業が煩雑で生産性が阻
害されている。

【００１７】本発明は、生産性が良好なインクジェット
プリンタヘッドの製作方法を得るものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】アレイ状に連設された駆
動凸部が予め連続方向と直交する上下方向に分極された
圧力発生手段を設け、この圧力発生手段の駆動凸部をオ
リフィスとインク供給路とが連通した圧力室に対向配置
し、前記インク供給路から供給されて前記圧力室内に保
持されたインクを前記圧力発生手段の駆動凸部の変形で
加圧して前記オリフィスから吐出させるようにしたイン
クジェットプリンタヘッドにおいて、連続する前記駆動
凸部の上下面が各々同一平面上に位置する形状に前記圧
力発生手段を圧電性セラミックの型成形で形成し、この
圧力発生手段を一対の導電板で上下方向から挾持し、こ
れらの導電板間に電力を通電して前記圧力発生手段を上
下方向に分極し、この分極の完了後に前記導電板を除去
するようにした。

【００１９】

【作用】射出成形や押出成形で駆動凸部が形成された圧
力発生手段を平板状の圧電性セラミックと同様に簡易に
分極することができ、生産性が良好なインクジェットプ
リンタヘッドの製作方法を得ることができる。

【００２０】

【実施例】本発明の第一の実施例を図１及び図２に基づ
いて説明する。まず、本実施例で例示するインクジェッ
トプリンタヘッド１では、図２に例示するように、下面
に凹部が連設された本体プレート２が設けられており、
この本体プレート２の凹部を密閉して圧力室３を形成す
る振動板４が設けられている。そして、後述するように
射出成形した圧電性セラミックからなる圧力発生手段５
は、前記振動板４を介して前記圧力室３に対向する駆動
凸部６が基部７の上面にアレイ状に突設された構造とな
っており、前記駆動凸部６の端面と前記基部７の下面全
域との各々に個別電極８と共通電極９とが形成されてい
る。そして、このインクジェットプリンタヘッド１は、
コ字形の本体ベース１０の内部に前記圧力発生手段５を
固定すると共に両側部上に前記振動板４と前記本体プレ
ート２とを順次固定し、この前面に前記圧力室３に連通
する位置にオリフィス１１が形成されたオリフィスプレ
ート１２を装着した構造となっている。

【００２１】このような構成において、このインクジェ
ットプリンタヘッド１では、印刷画像に対応した駆動電
力が電極８，９間に選択的に通電されて圧力発生手段５
の所定の駆動凸部６が上下方向に伸縮すると、その駆動
凸部６上に位置する圧力室３内のインク(図示せず)が加
圧されてオリフィス１１から吐出されるので、この吐出
されたインク滴が相対的に副走査移動する印刷用紙(図
示せず)上に付着して画像形成が行なわれる。

【００２２】ここで、このインクジェットプリンタヘッ
ド１の圧力発生手段５の分極方法を図１に基づいて以下
に詳述する。まず、同図(ａ)に例示するように、圧力発
生手段５をＰＺＴ(Ｌead Ｚirco Ｔitanate)で形成す
る場合、ＴiＯ₂とＰbＯとＺrＯ₂及び特性改善剤からな
るセラミック原料を混合して乾燥させ、これを仮焼して
から有機バインダと混練する。そして、これを粉砕して
形成した成形材料である粉体を、射出成形機で所定形状
の金型内に注入して櫛歯状の成形品(グリーン成形体)を
形成する。そこで、この成形品内の有機成分を脱脂炉で
揮発させ、これを焼成(本焼結)することで圧力発生手段
５を成形する。

【００２３】そこで、上述のようにして型成形の一つで
ある射出成形で櫛歯状に成形された圧力発生手段５は、
所望により研磨等の仕上加工が施され、同図(ｂ)に例示
するように、一対の導電板１３，１４で上下から挾持さ
れて80〜120(℃)のシリコンオイル内に投入される。そ
こで、このような状態で導電板１３，１４間に２〜５(k
Ｖ／mm)の電界を印加することで、この圧力発生手段５
の駆動凸部６は副走査方向である上下方向に分極される
ので、この分極完了後にシリコンオイルから取出して導
電板１３，１４を取外すことになる。

【００２４】なお、上述のような圧力発生手段５は、Ｐ
ＺＴの二成分系に複合ペロブスカイト酸化物を加えた三
成分系でも実施可能である。また、上述のような導電板
１３，１４は、アルミニウムや銅等の金属板で形成する
ことが一般的であるが、弾力性を有する導電性樹脂で形
成して圧力発生手段５との密着性を向上させるようなこ
とも実施可能である。

【００２５】このようにすることで、このインクジェッ
トプリンタヘッド１では、予め射出成形で圧力発生手段
５に連設された複数の駆動凸部６の上下面が各々同一平
面上に位置しているので、この圧力発生手段５は平板状
の圧電性セラミックと同様に簡易に分極することがで
き、その分極時の作業が容易で生産性の向上に寄与する
ことができる。

【００２６】ここで、このインクジェットプリンタヘッ
ド１では、圧電性セラミックからなる圧力発生手段５を
射出成形で形成したので、これは均質な量産を簡易に実
現することができ、その生産性や形状精度が極めて良好
である。例えば、圧力室３やオリフィス１１を形成する
プレート２，３，６をアルミナ等のセラミックの射出成
形で製作することで、さらにインクジェットプリンタヘ
ッド１の生産性や形状精度及び耐蝕性を向上させること
が可能である。また、本実施例のインクジェットプリン
タヘッド１では、圧力発生手段５やプレート２，３，６
等は断面形状が均一となっているので、これは射出成形
の他に押出成形でも製作可能である。

【００２７】なお、本発明で云う上下方向とは、圧力発
生手段５の駆動凸部６の連続方向と直交する方向を意味
しており、インクジェットプリンタヘッド１をプリンタ
装置に装着する際の上下方向を限定するものではない。
さらに、本発明で云う型成形とは、射出成形と押出成形
との何れか一方を意味しており、プレス加工等を内包す
るものではない。

【００２８】つぎに、本発明の第二の実施例を図３及び
図４に基づいて説明する。まず、このインクジェットプ
リンタヘッド１５では、図４に例示するように、圧電性
セラミックからなる圧力発生手段である本体プレート１
６は、末端部１７で一つに連通した複数の駆動凸部１８
が基部１９の上面にアレイ状に突設された構造となって
おり、副走査方向である上下方向に分極されて前記駆動
凸部１８の上半部の両側面の各々に電極２０，２１が形
成されている。そして、このインクジェットプリンタヘ
ッド１５では、上述のような形状の本体プレート１６の
駆動凸部１８間を平板状のカバープレート２２で密閉し
て圧力室２３を形成し、これらの圧力室２３に連通する
位置にオリフィス２４が形成されたオリフィスプレート
２５を前面に装着した構造となっている。

【００２９】このような構成において、このインクジェ
ットプリンタヘッド１５では、本体プレート１６の駆動
凸部１８の分極方向と電極２０，２１の対向方向とが直
交しているので、この駆動凸部１８は左右方向にシェア
モード変形を生じることになる。そこで、印刷画像に対
応した駆動電力が電極２０，２１間に選択的に通電され
て本体プレート１６の所定の一対の駆動凸部１８が逆方
向に湾曲すると、これらの駆動凸部１８間に位置する圧
力室２３内のインク(図示せず)が加圧されてオリフィス
２４から吐出されるので、この吐出されたインク滴が相
対的に副走査移動する印刷用紙(図示せず)上に付着して
画像形成が行なわれる。

【００３０】ここで、図３に例示するように、本実施例
のインクジェットプリンタヘッド１５も第一の実施例と
して例示したインクジェットプリンタヘッド１と同様
に、予め射出成形で上面に凹凸が形成された本体プレー
ト１６を一対の導電板２６，２７で上下方向から挾持し
て分極するので、これは平板状の圧電性セラミックと同
様に簡易に分極することができる。

【００３１】なお、本実施例のインクジェットプリンタ
ヘッド１５では、圧電性セラミックからなる本体プレー
ト１６の駆動凸部１８は末端部１７で一体に連通して断
面形状が均一ではないので、これは押出成形では製作不
能で射出成形で製作されている。

【００３２】つぎに、本発明の第三の実施例を図５及び
図６に基づいて説明する。このインクジェットプリンタ
ヘッド２８では、図６に例示するように、下面に複数の
凹部が連設された本体プレート２９と平板状のカバープ
レート３０とが一体に接合されており、前記本体プレー
ト２９の凹部からなる圧力室３１と連通する位置にオリ
フィス３２が形成されたオリフィスプレート３３が前記
プレート２９，３０の前面に取付けられている。そし
て、このインクジェットプリンタヘッド２８では、図５
に例示するように、前記カバープレート３０上に取付け
られた圧電性セラミックからなる圧力発生手段３４は射
出成形で末端部３５から前方に駆動部３６が突出した櫛
歯状に形成されており、これらの駆動部３６は上下面に
電極３７，３８が形成されて前記本体プレート２９の圧
力室３１内に位置している。

【００３３】このような構成において、このインクジェ
ットプリンタヘッド２８では、印刷画像に対応した駆動
電力が電極３７，３８間に選択的に通電されて圧力発生
手段３４の所定の駆動部３６が上下方向に伸縮すると、
その駆動部３６上に位置する圧力室３１内のインク(図
示せず)が加圧されてオリフィス３２から吐出されるの
で、この吐出されたインク滴が相対的に副走査移動する
印刷用紙(図示せず)上に付着して画像形成が行なわれ
る。

【００３４】なお、上述のような圧力発生手段３４の伸
縮によるインクの加圧は、その駆動部３６の急激な膨張
や穏やかな収縮後の急激な復元などで実現される。ま
た、このような圧力発生手段３４の駆動部３６は上下方
向の伸縮に伴って左右方向にも伸縮するので、これはイ
ンクの加圧に悪影響を及ぼす懸念がある。そこで、これ
を解決する手段としては、圧力発生手段３４の駆動部３
６を左右方向に比較して上下方向に拡大し、その左右方
向の伸縮量を実用上問題とならない量まで低減すること
や、各駆動部３６の両側面と圧力室３１の内側面との間
隙にシリコンゴム等の弾性体(図示せず)を封入すること
などが実施可能である。なお、上述のような形状の圧力
発生手段３４の駆動部３６を左右方向に分極し、その両
側面に電極を形成したインクジェットプリンタヘッド
(図示せず)なども実施可能である。

【００３５】ここで、このインクジェットプリンタヘッ
ド２８では、圧力発生手段３４を圧電性セラミックの射
出成形で形成したので、これは均質な量産を簡易に実現
することができ、その生産性や形状精度が極めて良好で
ある。そして、図５に例示するように、本実施例のイン
クジェットプリンタヘッド２８も第一・第二の実施例と
して例示したインクジェットプリンタヘッド１，１５と
同様に、予め射出成形で凹凸が形成された圧力発生手段
３４を一対の導電板３９，４０で上下方向から挾持して
分極するので、これは平板状の圧電性セラミックと同様
に簡易に分極することができる。

【００３６】なお、本実施例のインクジェットプリンタ
ヘッド２８では、圧力発生手段３４は断面形状が均一な
ので、これは射出成形の他に押出成形でも製作可能であ
る。

【００３７】

【発明の効果】本発明は上述のように、アレイ状に連設
された駆動凸部が予め連続方向と直交する上下方向に分
極された圧力発生手段を設け、この圧力発生手段の駆動
凸部をオリフィスとインク供給路とが連通した圧力室に
対向配置し、前記インク供給路から供給されて前記圧力
室内に保持されたインクを前記圧力発生手段の駆動凸部
の変形で加圧して前記オリフィスから吐出させるように
したインクジェットプリンタヘッドにおいて、連続する
前記駆動凸部の上下面が各々同一平面上に位置する形状
に前記圧力発生手段を圧電性セラミックの型成形で形成
し、この圧力発生手段を一対の導電板で上下方向から挾
持し、これらの導電板間に電力を通電して前記圧力発生
手段を上下方向に分極し、この分極の完了後に前記導電
板を除去するようにしたことにより、射出成形や押出成
形で駆動凸部が形成された圧力発生手段を平板状の圧電
性セラミックと同様に簡易に分極することができ、生産
性が良好なインクジェットプリンタヘッドの製作方法を
得ることができる等の効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例を示す製作工程図であ
る。

【図２】インクジェットプリンタヘッドを示す分解斜視
図である。

【図３】第二の実施例を示す製作工程図である。

【図４】インクジェットプリンタヘッドを示す分解斜視
図である。

【図５】第三の実施例を示す製作工程図である。

【図６】インクジェットプリンタヘッドを示す分解斜視
図である。

【符号の説明】

１，１５，２８ インクジェッ
トプリンタヘッド ３，２３，３１ 圧力室 ５，１６，３４ 圧力発生手段 ６，１８，３６ 駆動凸部 １１，２４，３２ オリフィス １３，１４，２６，２７，３９，４０ 導電板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アレイ状に連設された駆動凸部が予め連
   続方向と直交する上下方向に分極された圧力発生手段を
   設け、この圧力発生手段の駆動凸部をオリフィスとイン
   ク供給路とが連通した圧力室に対向配置し、前記インク
   供給路から供給されて前記圧力室内に保持されたインク
   を前記圧力発生手段の駆動凸部の変形で加圧して前記オ
   リフィスから吐出させるインクジェットプリンタヘッド
   において、連続する前記駆動凸部の上下面が各々同一平
   面上に位置する形状に前記圧力発生手段を圧電性セラミ
   ックの型成形で形成し、この圧力発生手段を一対の導電
   板で上下方向から挾持し、これらの導電板間に電力を通
   電して前記圧力発生手段を上下方向に分極し、この分極
   の完了後に前記導電板を除去することを特徴とするイン
   クジェットプリンタヘッドの製作方法。