JPH06218918A - 液滴噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インク流路を構成する溝の切削加工における
加工速度を向上し、生産性の優れたインクジェットプリ
ンタヘッドを提供すること。 【構成】 圧電セラミックスプレート２７には、切削加
工によって、溝８が複数形成される。それら溝８は平
行、且つ同じ深さである。そして、溝８の両側面の上半
分に金属電極１３が形成される。次に、圧電セラミック
スプレート２７の溝８の加工側に対して反対側の面に
は、基板４１が接着される。その基板４１には各インク
流路の位置に対応した位置に導電層のパターン４２が形
成されている。そして、導電ペースト２６がディスペン
サー２５により溝８に埋め込まれると共に、パターン４
２上に形成される。従って、溝８の両側面の金属電極１
３及びパターン４２が導電ペースト２６によって電気的
に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧電部材に形成され、
インク流路を構成する溝と、前記溝の両側面に形成さ
れ、前記インク流路の容積を変化させるために電圧が印
加される駆動電極と、前記駆動電極に電圧を印加するた
めの配線パターンとを有し、前記インク流路の容積を変
化させることにより、そのインク流路内のインクを噴射
する液滴噴射装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の液滴噴射装置としては、
例えば特開平２−１５０３５５号公報に記載されている
ものがある。以下、その概略構成を図面を参照して説明
する。図４に示すように、インクジェットプリンタヘッ
ド１は、圧電セラミックスプレート２とカバープレート
３とノズルプレート３１と基板４１とから構成されてい
る。

【０００３】圧電セラミックスプレート２は、強誘電性
を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミッ
クス材料によって形成されている。そして、その圧電セ
ラミックスプレート２は分極方向５の方向に分極処理さ
れている。次に、圧電セラミックスプレート２は、図５
に示すように、ダイヤモンドカッティング円盤３０の回
転によって切削加工される。この切削加工時には、ダイ
ヤモンドカッティング円盤３０の切削方向が、３０Ａ，
３０Ｂ，３０Ｃと変化される。

【０００４】ダイヤモンドカッティング円盤３０の切削
方向３０Ａにより溝８が形成される。その溝８の幅は７
０から１００マイクロメートル程度であり、その深さは
厚さ１ミリメートルの圧電セラミックスプレート２に対
して、インク滴を噴射するための十分なインク流路の体
積変化を得るために、３００から５００マイクロメート
ル程度である。続いて切削方向が３０Ａから３０Ｂに変
化されて切削加工の深さが変化される。そして、切削方
向が３０Ｂから３０Ｃに変化されて浅溝１６が形成され
る。その浅溝１６の深さは１０から５０マイクロメート
ル程度である。

【０００５】図４に示すように、このように切削加工さ
れた圧電セラミックスプレート２には、複数の溝８及び
浅溝１６が形成されている。それらの溝８は同じ深さで
あり、かつ平行である。それら浅溝１６は圧電セラミッ
クスプレート２の一端面１５付近に形成されている。ま
た、その溝８の側面となる側壁１１は前記分極処理によ
り矢印５の方向に分極されている。

【０００６】また、溝８の側面及び浅溝１６の内面に金
属電極１３，９が蒸着法により形成されている。図６に
示すように、金属電極１３，９の形成時には、圧電セラ
ミックスプレート２は図示しない蒸着源からの蒸気放出
方向に対して傾斜される。そして、蒸気が放出されると
側壁１１のシャドー効果により、溝８の側面の上半分，
浅溝１６の内面及び側壁１１の上面に金属電極１３，
９，１０が形成される。次に、圧電セラミックスプレー
ト２が１８０度回転されて、同様にして金属電極１３，
９，１０が形成される。この後、側壁１１の上面に形成
された不要な金属電極１０がラッピング等により除去さ
れる。こうして、溝８の両側面に形成された金属電極１
３は浅溝１６の内面に形成された金属電極９により電気
的に接続されている。

【０００７】次に、図４に示すカバープレート３は、セ
ラミックス材料または樹脂材料等から形成されている。
そして、カバープレート３には、研削または切削加工等
によって、インク導入口２１及びマニホールド２２が形
成されている。そして、圧電セラミックスプレート２の
溝８加工側の面とカバープレート３のマニホールド２２
加工側の面とがエポキシ系等の接着剤４（図８参照）に
よって接着される。従って、インクジェットプリンタヘ
ッド１には、溝８の上面が覆われて、横方向に互いに間
隔を有する複数のインク流路が構成される。そして、全
てのインク流路内には、インクが充填される。

【０００８】圧電セラミックスプレート２及びカバープ
レート３の端面に、各インク流路の位置に対応した位置
にノズル３２が設けられたノズルプレート３１が接着さ
れている。このノズルプレート３１は、ポリアルキレン
（例えばエチレン）、テレフタレート、ポリイミド、ポ
リエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテル
スルホン、ポリカーボネイト、酢酸セルロース等のプラ
スチックによって形成されている。

【０００９】そして、圧電セラミックスプレート２の溝
８の加工側に対して反対側の面には、基板４１が、エポ
キシ系接着剤等によって接着されている。その基板４１
には各インク流路の位置に対応した位置に導電層のパタ
ーン４２が形成されている。その導電層のパターン４２
と浅溝１６の底面の金属電極９とは、周知のワイヤボン
ディング等によって導線４３で接続されている。

【００１０】次に、制御部のブロック図を示す図７によ
って、制御部の構成を説明する。基板４１に形成された
導電層のパターン４２は各々個々にＬＳＩチップ５１に
接続されている。また、クロックライン５２、データラ
イン５３、電圧ライン５４及びアースライン５５もＬＳ
Ｉチップ５１に接続されている。ＬＳＩチップ５１は、
クロックライン５２から供給される連続したクロックパ
ルスに基づいて、データライン５３上に現れるデータに
応じて、どのノズル３２からインク液滴の噴射を行うべ
きかを判断する。そして、駆動するインク流路１２（図
８）内の金属電極１３（図８）に電気的に接続された導
電層のパターン４２に、電圧ライン５４の電圧Ｖを印加
する。また、駆動するインク流路１２以外の金属電極１
３に接続された導電層のパターン４２にはアースライン
５５の電圧０Ｖを印加する。

【００１１】次に、図８，図９によって、インクジェッ
トプリンタヘッド１の動作を説明する。

【００１２】ＬＳＩチップ５１が、所要のデータに従っ
て、インクジェットプリンタヘッド１のインク流路１２
ｂからインクの噴出を行なうと判断する。すると、その
インク流路１２ｂに対応する導電層パターン４２及び金
属電極９を介して金属電極１３ｅと１３ｆとに正の駆動
電圧Ｖが印加され、金属電極１３ｄと１３ｇとが接地さ
れる。図９に示すように、側壁１１ｂには矢印１４ｂの
方向の駆動電界が発生し、側壁１１ｃには矢印１４ｃの
方向の駆動電界が発生する。すると、駆動電界方向１４
ｂ及び１４ｃは分極方向４とが直交しているため、側壁
１１ｂ及び１１ｃは、圧電厚みすべり効果により、この
場合、インク流路１２ｂの内部方向に急速に変形する。
この変形によってインク流路１２ｂの容積が減少してイ
ンク圧力が急速に増大し、圧力波が発生して、インク流
路１２ｂに連通するノズル３２（図４）からインク滴が
噴射される。

【００１３】また、駆動電圧Ｖの印加が停止されると、
側壁１１ｂ及び１１ｃが変形前の位置（図８参照）に徐
々に戻るためインク流路１２ｂ内のインク圧力が徐々に
低下する。すると、インク供給口２１（図４）からマニ
ホールド２２（図４）を通してインク流路１２ｂ内にイ
ンクが供給される。

【００１４】このように、インク滴を噴出するために、
溝８の両側面となる側壁１１の中央部分を溝８の内部方
向に同時に変形させる。このため、金属電極１３が側壁
１１の上半分に形成され、且つ溝８の両側面となる側壁
１１が同時に変形される。溝８の両側面となる側壁１１
を同時に変形させるために、溝８の両側面の金属電極１
３を電気的に接続する金属電極９を設けて、その金属電
極９に電圧が印加される。従って、溝８の両側面の上半
分に形成された金属電極１３を電気的に接続するための
金属電極９を形成するために浅溝１６が形成されてい
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たインクジェットプリンタヘッド１では、溝８と共に浅
溝１６を形成するので、切削加工時に前記ダイヤモンド
カッティング円盤３０の加工方向を変えるため、切削加
工制御が複雑となって切削加工のスピードが遅い。ま
た、溝８の両側面に形成された金属電極１３及びパター
ン４２を電気的に接続するために、前記両側面の金属電
極１３を電気的に接続するための浅溝１６を形成し、浅
溝１６に形成された金属電極９と基板４１のパターン４
２とをワイヤボンディングによって導線４３で接続して
いる。このため、両側面の金属電極１３及びパターン４
２を電気的に接続するために、時間がかかって、インク
ジェットプリンタヘッド１の製造スピードが遅くなり、
生産性が悪くなる。

【００１６】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、製造速度が速く、生産性に優れ
た液滴噴射装置を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明では、圧電部材に形成され、インク流路を構成
する溝と、前記溝の両側面に形成され、前記インク流路
の容積を変化させるために電圧が印加される駆動電極
と、前記駆動電極に電圧を印加するための配線パターン
とを有し、前記インク流路の容積を変化させることによ
り、そのインク流路内のインクを噴射する液滴噴射装置
において、前記溝の両側面に設けられた駆動電極に同時
に電圧を印加するために、導電ペーストが前記溝の一部
に設けられ、前記両駆動電極及び前記配線パターンを電
気的に接続するために、両駆動電極と配線パターンとの
間に前記導電ペーストが設けられている。

【００１８】

【作用】上記の構成を有する本発明では、前記溝の一部
に設けられ、且つ両駆動電極と配線パターンとの間に設
けられた導電ペーストが前記両駆動電極及び前記配線パ
ターンを電気的に接続する。

【００１９】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を、図面
を参照して詳細に説明する。なお都合上、従来例と同一
部位、及び均等部位には同一符号をつけてるとともに、
その詳細な説明は省略する。

【００２０】図２に示す圧電セラミックスプレート２７
は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）
系のセラミックス材料で製造されている。その圧電セラ
ミックスプレート２７は、矢印５の方向に分極処理が施
された厚さ約１ｍｍ程度の板である。また、圧電セラミ
ックスプレート２７には、前述したダイヤモンドカッテ
ィング円盤３０（図５参照）の回転による切削加工によ
って、溝８が複数形成されている。それら溝８は平行、
且つ同じ深さである。それら溝８の深さは約４００マイ
クロメートルであり、幅は約８０マイクロメートル、ピ
ッチは１６９マイクロメートルである。

【００２１】そして、上述したように、溝８の両側面の
上半分及び側壁１１の上面に金属電極１３，１０が形成
される。その金属電極１３，１０には、アルミニウム、
ニッケル等が用いられる。

【００２２】次に、図１に示すように、圧電セラミック
スプレート２７の溝８の加工側に対して反対側の面に
は、基板４１が、エポキシ系接着剤等によって接着され
る。その基板４１には各インク流路の位置に対応した位
置に導電層のパターン４２が形成されている。

【００２３】そして、導電ペースト２６がディスペンサ
ー２５により溝８に埋め込まれると共に、パターン４２
上に形成される。この時、ディスペンサー２５は複数設
けられており、それらディスペンサー２５は各溝８の上
方に配置されている。その後、導電ペースト２６には、
図示しない装置により熱が加えられ、その熱により固化
する。尚、導電ペースト２６としては、金ペースト，銀
ペースト，銅ペーストなどが用いられる。その導電ペー
スト２６は圧電セラミックスプレート２７の端部１５
（図４参照）付近に形成される。また、導電ペースト２
６は溝８の深さ全部を満たしている。その後、導電ペー
スト２６の余剰部分及び側壁１１の上面の金属電極１０
がラッピング等によって取り除かれる。

【００２４】従って、溝８の両側面の金属電極１３及び
パターン４２が導電ペースト２６によって電気的に接続
される。このため、パターン４２に電圧が印加される
と、導電ペースト２６を通して溝８の両側面の金属電極
１３に電圧が同時に印加され、同時に溝８の両側面であ
る側壁１１が上述したように溝８の内部方向に変形して
インク滴が噴出される。

【００２５】そして、圧電セラミックスプレート２７の
溝８加工側の面とカバープレート３（図４）のマニホー
ルド２２（図４）加工側の面とがエポキシ系等の接着剤
４（図８参照）によって接着される。従って、インクジ
ェットプリンタヘッド１には、溝８の上面が覆われて横
方向に互いに間隔を有する複数のインク流路１２（図８
参照）が構成される。そして、全てのインク流路１２内
には、インクが充填される。

【００２６】次に、圧電セラミックスプレート２７及び
カバープレート３の端面に、各インク流路１２の位置に
対応した位置にノズル３２（図４）が設けられたノズル
プレート３１（図４）が接着される。

【００２７】次に、図３によって、インクジェットプリ
ンタの構成を説明する。上述したインクジェットプリン
タヘッド１とインク容器６１とは、インクジェットプリ
ンタヘッド１のインク導入口２１（図４）とインク容器
６１の内部が連通するように接合されている。インク容
器６１の内部のインクが消耗した場合には、このインク
容器６１をキャリッジ６２から取り外し、新しいものと
交換する。キャリッジ６２はスライダ６３上を往復移動
し、インクジェットプリンタヘッド１はプラテン６４に
保持された記録紙６６上に印字記録する。また、記録紙
６６は紙送りローラ６５ａ及び６５ｂによってキャリッ
ジ６２の移動方向と直交方向に移動される。これによっ
て、インクジェットプリンタヘッド１は記録紙６６の全
面に印字記録することができる。

【００２８】このような、インクジェットプリンタで
は、インク液滴を噴出する際に小さなインクの飛沫を生
じ、この一部がインクジェットプリンタヘッド１のイン
ク噴出面に付着する。これを放置しておくとインク噴出
面に徐々にインクが溜り、インク液滴の噴射が不可能と
なる。このため、印字終了後適度な期間または、インク
ジェットプリンタ使用終了時に、キャリッジ６２は左端
の非印字領域に移動する。この時、その非印字領域に固
定された支持部材６９に設けられ、樹脂製もしくは木綿
等の繊維で形成れたワイパー部材６８に、インク噴出面
が係合しながら左に移動する。この摺動動作により、イ
ンク噴出面に付着したインク飛沫がワイパー部材６８に
取り除かれる。ワイパー部材６８に多量のインクが付着
した場合には、ワイパー部材６８を新しいものに交換す
る。

【００２９】尚、ワイパー部材６８を移動する移動手段
を設けて、非印字領域に移動されたインクジェットヘッ
ド１のノズルプレート３１の表面に、ワイパー部材６８
を移動させて摺動させてもよい。

【００３０】以上説明したように、圧電セラミックスプ
レート２７には、一定の深さの溝８が形成されるので、
切削加工における制御が簡単であり、加工速度が速い。
このため、このようなインクジェットプリンタヘッド１
の量産における生産性が高い。

【００３１】また、導電ペースト２６によって溝８の両
側面の金属電極１３及びパターン４２を電気的に接続し
ているので、パターン４２と溝８の両側面の金属電極１
３との電気的接続が容易であり、その接続にかかる時間
が短い。従って、インクジェットプリンタヘッド１の量
産における生産性が高い。

【００３２】更に、圧電セラミックスプレート２７の端
部１５において溝８が導電ペースト２６によって塞がれ
ているので、インク流路１２（図８参照）にインクが充
填されても端部１５からインクが排出されることがな
い。

【００３３】また、導電ペースト２６によって溝８の両
側面の金属電極１３及びパターン４２を電気的に接続し
ているので、その接続の仕方が多様化できる。

【００３４】本実施例においては、本発明の主旨を逸脱
しない範囲で変更可能である。例えば、圧電セラミック
スプレート２７に形成される溝８のピッチ、幅、深さは
特に指定するものではなく任意である。

【００３５】尚、本実施例では、導電ペースト２６が圧
電セラミックスプレート２７の端部１５において、溝８
に充填れると共に、基板４１のパターン４２上に設けら
れていたが、溝８の一部に充填されると共に、パターン
４２上に設けられてもよい。

【００３６】また、本実施例では、導電ペースト２６が
圧電セラミックスプレート２７の溝８の深さ全部を満た
していたが、溝８の深さ全部を満たさなくても、溝８の
両側面の金属電極１３を電気的に接続するように形成す
ればよい。例えば、溝８の深さの６分目まで導電ペース
ト２６を形成してもよい。但し、このようにすると、イ
ンク流路１２（図８参照）にインクが充填された時に、
導電ペースト２６によって圧電セラミックスプレート２
７の端部１５からインクが排出されない効果が得られな
いので、溝８の端部１５を塞ぐ部材が必要である。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように本発
明によれば、圧電部材に形成された溝の一部に設けら
れ、且つ前記溝の両側面に形成された駆動電極と配線パ
ターンとの間に設けられた導電ペーストが、前記両駆動
電極及び前記配線パターンを電気的に接続するので、溝
の切削加工速度が速い。また、両駆動電極及び配線パタ
ーンの電気的接続が容易であり、その接続にかかる時間
が短い。従って、液的噴射装置の製造速度が速く、生産
性に優れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の導電ペースト形成工程を示
す断面図である。

【図２】前記実施例の圧電セラミックスプレートの形成
過程を示す説明図である。

【図３】前記実施例のインクジェットプリンタヘッドを
備えたインクジェットプリンタの概略構成を示す斜視図
である。

【図４】従来技術のインクジェットプリンタヘッドの構
成を示す斜視図である。

【図５】従来技術の圧電セラミックスプレートの切削工
程を示す説明図である。

【図６】従来技術の圧電セラミックスプレートの電極形
成工程を示す説明図である。

【図７】従来技術のインクジェットプリンタヘッドの制
御部を示す説明図である。

【図８】従来技術のインクジェットプリンタヘッドの断
面図である。

【図９】従来技術のインクジェットプリンタヘッドの作
動状態を示す説明図である。

【符号の説明】

８ 溝 １２ インク流路 １３ 金属電極 ２６ 導電ペースト ２７ 圧電セラミックスプレート ３２ ノズル ４１ 基板 ４２ パターン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電部材に形成され、インク流路を構成
   する溝と、前記溝の両側面に形成され、前記インク流路
   の容積を変化させるために電圧が印加される駆動電極
   と、前記駆動電極に電圧を印加するための配線パターン
   とを有し、前記インク流路の容積を変化させることによ
   り、そのインク流路内のインクを噴射する液滴噴射装置
   において、 前記溝の両側面に設けられた駆動電極に同時に電圧を印
   加するために、導電ペーストが前記溝の一部に設けら
   れ、前記両駆動電極及び前記配線パターンを電気的に接
   続するために、両駆動電極と配線パターンとの間に前記
   導電ペーストが設けられていることを特徴とする液滴噴
   射装置。