JPH054340A - インクジエツトヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 上板や圧電体等の部分加工精度および組立精
度等により定まる前記上板の隔壁部と圧電体の非駆動部
との位置ずれマージン、および接着剤のはみ出しマージ
ンを増すことにより、部品精度や組立精度不良によるヘ
ッドの噴射特性に及ぼす悪影響をなくす。 【構成】 複数の平行なスリット２を設けて駆動部３と
非駆動部４の凸部を交互に配置した圧電体１と、駆動部
３と対応した溝６を隔壁部７により区画された上板５と
を、接着剤１０により一体に接合する。前記圧電体１の
非駆動部４の幅Ｗ₃と、前記上板５の隔壁部７の幅Ｗ₂と
の関係はＷ₂＜Ｗ₃である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明はオンデマンド型のインクジェット
ヘッドに関し、より詳細には、プリンター，ファクシミ
リ，複写機等各種記録装置の記録部に適用されるもの
で、多数のノズルを有するマルチヘッドの構造に関する
ものである。

【０００２】

【従来技術】記録液滴を必要時のみ吐出するために圧電
素子を備えた記録ヘッドに電気信号を印加して圧力波に
変換し、該圧力波により液滴噴射するという液滴吐出圧
力制御方式のオンデマンド型インクジェット記録方式
は、電気信号に応じた圧力パルスを発生するので駆動回
路も簡易で、構造も単純であるという長所がある。本発
明に係る従来技術の公知文献としては、例えば特開昭６
０−９０７７０号公報に記載された「インクジェットヘ
ッド」、あるいは特開昭６３−１０４８４３号公報に記
載された「インクジェットヘッド駆動方法」がある。

【０００３】特開昭６０−９０７７０号公報に記載され
た「インクジェットヘッド」は、インクジェットヘッド
の構造に関するもので、これは、ノズルを有する加圧液
室等のインク流路が形成されたヘッド基板と、前記加圧
液室に対応した反対面に第１電極を設けた振動板と、前
記加圧液室に対応した凸部を有し、該凸部上下面に電極
を設けた圧電素子と、断面コの字形の内面に第２電極を
設けた剛性部材とを順に積層したもので、積層した場
合、第１電極と第２電極とは各々圧電素子の凸部に設け
られた電極と接続している。上記構成したインクジェッ
トヘッドは第１電極と第２電極との間に信号を印加する
ことにより加圧室の体積を減少させて液滴を噴射する。

【０００４】また、特開昭６３−１０４８４３号公報に
記載された「インクジェット記録ヘッド」もインクジェ
ットヘッドの構造に関するもので、これは、複数の平行
なインクキャビティ窓を有するインクキャビティプレー
トと、前記キャビティ窓に面し、該キャビティ窓の側壁
に沿う浅溝を設け、該浅溝を除いた面に電極を有する圧
電体プレートと、前記インクキャビティ窓に対応した位
置の端面にノズルを有する上板とからなり、前記インク
キャビティプレートを圧電体プレートと上板とで挟むよ
うに積層したものである。

【０００５】また、本出願人は、先に特願平２−９２７
４４号公報に記載された「インクジェットヘッド」を提
案したが、これは、平行なスリットを設け、該スリット
により形成された凸部を一つおきにアクチュエータとす
る圧電体と、前記アクチュエータに対応してノズルを有
する加圧液室を設けた上板とを接合したものである。接
合の方法は二通りあり、その一つは圧電素子のアクチュ
エータでない部分の凸部と上板の加圧液室を区画する側
壁部とで直接接合する方法で、次は薄膜部材を介して間
接接合する方法である。ここで、直接接合する場合はス
リットに弾性体を充填し、薄膜部材を介して間接接合す
る場合のスリットには充填を施さない。

【０００６】しかし、特開昭６０−９０７７０号公報に
記載のインクジェットヘッドは、図３に示すように圧電
体の凸部は振動板を介して加圧液室を加圧する構造をも
っている。図３は、従来のインクジェットヘッドの要部
断面を示す図で、図中、２２は上板、２３は加圧液室、
２４は側壁部、２５は振動板、２６は圧電素子、２７は
凸部（アクチュエータ）、２８，２９は接着剤である。

【０００７】図示において、インクジェットヘッドは、
まず、接着剤２８により上板２２と振動板２５とを接合
し、次いで圧電素子２６の凸部２７を接着剤２９により
接合して一体化される。この構造においてはアクチュエ
ータである凸部２７は振動板２５を介して加圧液室２３
を駆動するので、凸部２７の幅は加圧液室２３の幅より
も小さく選ばれている。集積密度が低く、凸部２７の面
積に対し接着剤２８,２９の接着層の面積が小さい場合
は体積減少率が小さくなることなく、隣接する加圧液室
にも影響を及ぼすことはないが、高集積化すると駆動時
において凸部２７は振動板２５と接着剤２８，２９の層
を介して上板２２を変形させようとする力が働き、体積
減少率はその分小さくなり、効率が低下する。また、相
互干渉が増加し画質を低下させる。ノズル数が多くなる
と圧電素子２６の凸部２７と加圧液室２３との位置ずれ
が問題になり、更に前記の理由による効率の低下、およ
び相互干渉の増加による悪影響が大きくなる。これを防
ぐためには剛性部材の寸法を大きくする必要があり、実
用化は困難となる。

【０００８】また、特開昭６３−１０４８４３号公報に
記載の「インクジェット記録ヘッド」においては、圧電
体が単層であるから積層圧体素子を駆動する場合のよう
に低い駆動電圧で駆動した場合は、変位量が少なくな
る。所定の変位を得るためには高電圧駆動が必要とな
り、高集積化することは困難である。更に、上記圧電体
は平板状をしており、駆動部を浅溝で区分しているが、
溝は浅いので電極間の圧電体は繋っている。この結果、
選択された圧電素子部が駆動された場合は、隣接する非
駆動部を介して上板を変形させる。この変形は前例と同
様に効率や相互干渉に悪影響を与える。

【０００９】更にまた、本出願人がさきに提案した特願
平２−９２７４４号公報に記載の「インクジェットヘッ
ド」においても前例同様の問題点がある。図４は、従来
のインクジェットヘッドの要部断面を示す図で、図中、
３０は上板、３１は加圧液室、３２は隔壁部、３３圧電
体、３４はスリット、３４ａは充填材、３５は駆動部、
３６は非駆動部、３７は接着剤である。図示において、
充填材３４ａは、溝３４に浸入する液のため圧電体３３
の電極が絶縁不良になるのを防ぐこと、および駆動部３
５の駆動により充填材３４ａを介して上板３０が押上げ
られることを防ぐために、ヤング率の低い弾性剤が選ば
れる。しかし、隔壁部３２の幅が圧電体３３の非駆動部
３６の幅よりも大きい場合、高集積化すると両者の位置
ずれが生じやすく、また接着剤３７も図示の如くはみ出
す。この結果、上板３０の変形が大きくなり、体積減少
率が小さく駆動効率の低下をもたらし、相互干渉が大き
く画質の低下をまねくという問題点がある。

【００１０】

【目的】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもの
で、上板や圧電体の溝加工等による部品加工精度および
接着等の組立において位置ずれ、および接着剤のはみ出
し等マージンを大きくし、加工，組立が容易で安定した
噴射特性が得られるインクジェットヘッドを提供するこ
とを目的としたなされたものである。

【００１１】

【構成】本発明は、上記目的を達成するために、複数の
平行なスリット２を設け、該スリット２により形成され
る凸部を、交互に駆動部３と非駆動部４となるように配
置した圧電体１と、前記駆動部３と対応し隔壁部７によ
り区画された溝６を有する上板５とから成り、前記上板
５の隔壁部７と前記圧電体１の非駆動部４とで接合して
加圧液室８を形成し、前記駆動部３を駆動し加圧液室８
の面に重直な方向の変位を生じさせ、加圧液室８と連通
したノズルより液滴を噴射させるインクジェットヘッド
記録装置において、前記圧電体３と前記上板５とを接合
した接合面における前記上板５の隔壁部７の幅を前記圧
電体１の非駆動部４の幅よりも小さくしたことを特徴と
したものである。以下、本発明の実施例に基づいて説明
する。

【００１２】まず、図２に基づいてヘッド部の全体構成
を説明する。図２は、本発明によるインクジェットヘッ
ドの斜視外観を示す図で、図中、１１は基板、１２は圧
電素子（ＰＺＴ）、１３は流路板、１４は液室、１５は
インク供給パイプ、１６はノズルプレート、１７はアル
ミニウム線、１８はリード線、１９は電極、２０は接地
用リード線、２１は配線プレートである。圧電素子１２
を挟むように流路板１３と基板１１を配設し、長手方向
にノズルプレート１６、液室１４を具備させて構成され
る。

【００１３】図１は、本発明によるインクジェットヘッ
ドの一実施例を説明するための構成図で、図２における
II部の拡大図である。図中、１は圧電体、２はスリッ
ト、２ａは充填剤、３は駆動部、４は非駆動部、５は上
板、６は溝（加圧液室８）、７は隔壁部、９ａは共通電
極、９ｂは個別電極、１０は接着剤である。

【００１４】図示において、圧電体１には平行なスリッ
ト２が設けられ、該スリット２により長手方向に延びる
凸部が形成される。該凸部はすべてアクチュエータとす
るのではなく、交互に駆動部３と非駆動部４と配列され
る。また、スリット内には低ヤング率の弾性体の樹脂等
からなる充填剤２ａが充填される。該充填剤２ａは、圧
電体１の共通電極９ａと個別電極９ｂとの絶縁や駆動部
３の補強を目的とするものであり、低ヤング率の弾性体
を選ぶのは、駆動部３が駆動されて厚さ方向に変位した
ときに非駆動部４に変位が伝達しないようにするための
ものである。

【００１５】上板５には、駆動部３に対応した平行な溝
６が設けられる。このとき、隣接する溝６を区画する隔
壁部７は溝６の底部と開口部との位置で異なった幅とな
っており、底部位置での幅Ｗ₁と開口部位置での幅Ｗ₂と
の関係は、Ｗ₁＞Ｗ₂となっている。また、開口部位置で
の幅Ｗ₂と非駆動部４の幅Ｗ₃との関係は、Ｗ₂＜Ｗ₃とな
るように選ばれる。

【００１６】前記圧電体１と上板５とは、圧電体１の非
駆動部４と上板５の隔壁部７との端面で接着剤１０によ
り接合される。隔壁部７の溝開口部位置での幅Ｗ₂は圧
電体１の非駆動部４の幅Ｗ₃よりも小さいので、接着剤
１０の接着層はスリット２を覆うことはなく、また多小
の位置ずれも許容される。このようにして圧電体１と上
板５とが接合されると、溝６は駆動部３で封止され加圧
室８となる。

【００１７】上板５の一方の端面には加圧室８に対応し
てノズルを有するノズルプレート１６が設けられ、加圧
室８の他端にはインク供給パイプ１５より供給されたイ
ンクを充填した液室１４に連通している。リード線１
８，個別電極９ｂを介して、画像情報により選択された
駆動部３に信号が印加されると、該駆動部３は厚み方向
に変位する。これにより接着剤１０の接着層に影響され
ることなく加圧室８の体積を縮少し、圧力波を発生して
インク滴をノズルより噴射する。

【００１８】

【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と、隔壁部の接着面における幅を非駆動部の接着面の幅
より小さくすることにより、スリットの加工等での部品
加工精度および圧電体と上板とを接合する組立精度から
定められる隔壁部と非駆動部両者間の位置ずれマージン
を増す。また、接着剤のはみ出し量のマージンを増すこ
とにより両部品の平面度や接着剤の塗布ムラによる影響
を減少させることができる。すなわち、部品精度，組立
精度不良による効率低下や相互干渉増加などのヘッド噴
射特性への悪影響を防止できる。更には、上板を樹脂成
形品で構成しても特性劣化はほとんどなく、低コスト化
が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるインクジェットヘッドの一実施
例を説明するための構成図である。

【図２】 本発明によるインクジェットヘッドの斜視外
観を示す図である。

【図３】 従来のインクジェットヘッドの要部断面を示
す図である。

【図４】 従来のインクジェットヘッドの要部断面を示
す図である。

【符号の説明】

１…圧電体、２…スリット、２ａ…充填剤、３…駆動
部、４…非駆動部、５…上板、６…溝（加圧液室８）、
７…隔壁部、９ａ…共通電極、９ｂ…個別電極、１０…
接着剤。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関川 保二 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 平川 利和 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 石井 雄一郎 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 大塚 到 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 複数の平行なスリットを設け、該スリッ
   トにより形成される凸部を、交互に駆動部と非駆動部と
   なるように配置した圧電体と、前記駆動部と対応し隔壁
   部により区画された溝を有する上板とから成り、前記上
   板の隔壁部と前記圧電体の非駆動部とで接合して加圧液
   室を形成し、前記駆動部を駆動し加圧液室の面に重直な
   方向の変位を生じさせ、加圧液室と連通したノズルより
   液滴を噴射させるインクジェットヘッド記録装置におい
   て、前記圧電体と前記上板とを接合した接合面における
   前記上板の隔壁部の幅を前記圧電体の非駆動部の幅より
   も小さくしたことを特徴とするインクジェットヘッド。