JPH06218929A - アクチュエータ及びそれを用いたインクジェットプリントヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加圧室全体が一体のセラミックスで形成され
たアクチュエータにおいて、その加圧室の剛性を低く
し、作動特性の低下を防止する。また、かかるアクチュ
エータをインクポンプとして用いることにより、インク
ジェットプリントヘッドにおけるインクノズル部材とイ
ンクポンプとの接着信頼性を高め、優れたインク吐出特
性を得る。 【構成】 閉塞プレート７６と接続プレート７８との間
にスペーサプレート８２を挟んだ形態の積層物を一体焼
成して、内部に加圧室５６を形成してなるセラミックス
基体８４と、閉塞プレート７６の外面上に膜形成法にて
形成された圧電／電歪素子９０とからなるアクチュエ−
タ５４において、接続プレート７８の加圧室５６に対応
する部位にスリット８０を形成する。また、このアクチ
ュエータ５４を、インクポンプとして用いて、インクノ
ズル部材５２に重ね合わせて接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、アクチュエータ及びそれを用い
たインクジェットプリントヘッドに関するものであり、
特に、作動特性の向上と安定化が達成されるアクチュエ
ータと、それをインクポンプとして用いたインクジェッ
トプリントヘッドの構造に関するものである。

【０００２】

【背景技術】近年、アクチュエータの基体内部に形成し
た加圧室内の圧力を上昇させる機構の一つとして、加圧
室壁に設けた圧電／電歪素子の変位によって、該加圧室
の体積を変化させるようにしたものが知られている。そ
して、そのようなアクチュエータは、例えばインクジェ
ットプリンタに使用されるプリントヘッドのインクポン
プ等として利用されており、インクが供給され、充填さ
れた加圧室内の圧力を圧電／電歪素子の変位によって上
昇させることにより、加圧室に連通するノズル孔からイ
ンク粒子（液滴）を打ち出して、印字するようになって
いる。

【０００３】具体的に、図４及び図５には、そのような
タイプのインクジェットプリントヘッドの一例が示され
ている。それらの図において、１６は、インクノズル部
材であり、複数のノズル孔２が設けられた金属製のノズ
ルプレート４と、複数のオリフィス孔６が設けられた金
属製のオリフィスプレート８とが、流路プレート１０を
挟んで積層、接合されることにより形成されており、そ
の内部に、前記ノズル孔２にインクを導くインク噴出用
流路１２と、前記オリフィス孔６にインクを導くインク
供給用流路１４とが形成されている。また、２５は、ア
クチュエータであり、金属や合成樹脂からなる閉塞プレ
ート１８とスペーサプレート２０とが積層されて、一体
に形成された基体２４内に、前記インクノズル部材１６
の各ノズル孔２およびオリフィス孔６に対応する複数の
空所２２を有する一方、該閉塞プレート１８の外面にお
いて、各空所２２に対応する位置に、圧電／電歪素子２
８が固着されている。そして、それらインクノズル部材
１６とアクチュエータ２５とが重ね合わされて、適当な
接着剤２９を用いて接着一体化されることにより、該空
所２２にて、インクを加圧する加圧室２６が形成されて
いるのであり、また前記圧電／電歪素子２８を作動させ
ることによって、図６に概略的に示されている如く、該
加圧室２６を変形させて、その内部に圧力を生ぜしめ得
るようになっている。

【０００４】しかしながら、このようなインクジェット
プリントヘッドでは、アクチュエータ２５をインクノズ
ル部材１６に対して接着する際に、スペーサプレート２
０の複数の空所２２が開口する面が接着面となっている
ため、シール領域が大きくなり、量産時のシール信頼性
の確保が難しく、安定したインク吐出特性が得られ難い
といった問題があった。

【０００５】このため、本発明者らは、先に、特願平４
−１６０２０４号において、図７の（ａ）に概略的に示
されている如き、スペーサプレート３０と、該スペーサ
プレート３０の一方の側に重ね合わされる閉塞プレート
３２と、該スペーサプレート３０の他方の側に重ね合わ
される接続プレート３４とを、それぞれセラミックスグ
リーンシートにて積層形成し、一体焼成せしめることに
より、内部に加圧室３６を有するセラミックス基体３８
を形成する一方、該閉塞プレート３２の外面上に、圧電
／電歪素子３３を膜形成してなるアクチュエータ４０
を、提案した。即ち、かかるアクチュエータ４０にあっ
ては、接着剤４６を塗布して、インクノズル部材４２に
接着する際に、インクノズル部材４２のノズル孔４４に
対応する部位において接続プレート３４に形成された連
通孔３５の周囲のみでシール性を確保すれば良いため、
量産時のシール信頼性の確保が容易となるのである。

【０００６】しかし、その後の検討の結果、上述の如き
アクチュエータ４０では、加圧室３６全体が一体のセラ
ミックス基体３８で構成されているところから、加圧時
の変形に対する加圧室３６の剛性が高まり、図７の
（ｂ）に示されているように、加圧室３６が変形し難く
なって、作動特性が低下することが明らかになった。そ
して、そのようなアクチュエータ４０をインクポンプと
して用いたインクジェットプリントヘッドにおいては、
目標とするインク吐出能力を得ることが困難であったの
である。

【０００７】

【解決課題】ここにおいて、本発明は、かかる事情を背
景として為されたものであって、その解決課題とすると
ころは、加圧室全体が一体のセラミックスで形成された
アクチュエータにおいて、シール領域を小さく保ちつ
つ、加圧室の剛性を低くし、作動特性の低下を防止する
ことにある。また、それによって、かかるアクチュエー
タをインクポンプとして用いたインクジェットプリント
ヘッドにおいては、インクノズル部材とアクチュエータ
との接着信頼性を高め、且つ優れたインク吐出特性が安
定して得られるようにすることにある。

【０００８】

【解決手段】そして、上記の課題を解決するために、本
発明の特徴とするところは、（ａ）少なくとも一つの窓
部が設けられたスペーサプレートと、該スペーサプレー
トの一方の側に重ね合わされて前記窓部を覆蓋する閉塞
プレートと、該スペーサプレートの他方の側に重ね合わ
されて前記窓部を覆蓋する接続プレートとを、それぞれ
グリーンシートにて積層形成し、一体焼成せしめて、前
記窓部にて加圧室を形成してなるセラミックス基体と、
（ｂ）前記閉塞プレートの外面上に膜形成法によって形
成された電極および圧電／電歪層からなる圧電／電歪素
子とからなり、該圧電／電歪素子によって前記加圧室の
壁部の一部を変形させることにより、前記加圧室に圧力
を生ぜしめるようにしたアクチュエータにおいて、前記
接続プレートの前記加圧室に対応する部位に、所定長さ
で延びるスリットを形成せしめたことにある。

【０００９】また、本発明に係るインクジェットプリン
トヘッドの特徴とするところは、インク粒子を噴射させ
る複数のノズル孔が設けられたインクノズル部材に対し
て、各ノズル孔の背後にそれぞれ加圧室が位置するよう
に、上記の如き構成を有するアクチュエータを接続プレ
ート側にて重ね合わせて接合すると共に、対応するノズ
ル孔と加圧室とが連通するように、前記接続プレートに
連通孔を形成せしめ、前記アクチュエータの圧電／電歪
素子によって前記加圧室の壁部の一部を変形させること
により、該加圧室に圧力を生ぜしめ、該加圧室に供給さ
れるインクを、前記インクノズル部材のノズル孔より噴
射させるようにしたことにある。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を更に具体的に明らかにするた
めに、本発明の実施例について、図面を参照しつつ、詳
細に説明することとする。

【００１１】先ず、図１及び図２には、本発明が適用さ
れたインクジェットプリントヘッドの一例が概略的に示
されており、また、図３には、その分解斜視図が示され
ている。そこに示されるインクジェットプリントヘッド
５０は、インクポンプとして用いられるアクチュエータ
５４とインクノズル部材５２とが接合一体化されること
によって、形成されており、該アクチュエータ５４内部
の加圧室５６に供給されたインクが、インクノズル部材
５２に設けられたノズル孔６４を通じて、噴出されるよ
うになっている。

【００１２】より詳細には、前記インクノズル部材５２
は、それぞれ薄肉の平板形状を呈するノズルプレート５
８とオリフィスプレート６０とが、それらの間に流路プ
レート６２を挟んで重ね合わされ、接着剤によって一体
的に接合された構造を有している。

【００１３】そして、ノズルプレート５８に、インク噴
出用のノズル孔６４が複数個（本実施例では３個）形成
されていると共に、オリフィスプレート６０および流路
プレート６２には、各ノズル孔６４に対応する位置にお
いて、板厚方向に貫通する通孔６６，６７が、該ノズル
孔６４よりも所定寸法大きな内径をもって形成されてい
る。また、オリフィスプレート６０に、インク供給用の
オリフィス孔６８が複数個（本実施例では３個）形成さ
れていると共に、流路プレート６２に設けられた窓部７
０が、ノズルプレート５８およびオリフィスプレート６
０にて、両側から覆蓋されることにより、各オリフィス
孔６８に連通せしめられたインク供給流路７２が形成さ
れている。更に、オリフィスプレート６０には、インク
タンクから導かれるインクを、かかるインク供給流路７
２に対して供給する供給口７４が設けられている。

【００１４】なお、かかるインクノズル部材５２を構成
する各プレート５８，６０，６２の材質は、特に限定さ
れるものではないが、ノズル孔６４およびオリフィス孔
６８を高い寸法精度で形成するうえで、一般にプラスチ
ックや、ニッケルまたはステンレススチールといった金
属が好適に採用される。また、オリフィス孔６８は、供
給されるインクに対して逆止弁の如き作用を為さしめる
ため、例えば、図示されているように、インク流通方向
に向って小径化するテーパ形状をもって、形成すること
が望ましい。

【００１５】一方、前記アクチュエータ５４は、それぞ
れ薄肉の平板形状を呈するセラミックス製の閉塞プレー
ト７６と接続プレート７８とがスペーサプレート８２を
挟んで重ね合わされてなるセラミックス基体８４と、該
閉塞プレート７６の外面上に膜形成された圧電／電歪素
子９０とからなり、そして該セラミックス基体８４内部
に所定大きさの加圧室５６を有している。

【００１６】より具体的には、セラミックス基体８４を
構成する接続プレート７８には、前記インクノズル部材
５２のオリフィスプレート６０に形成された通孔６６お
よびオリフィス孔６８に対応する位置に、第一の連通孔
８６および第二の連通孔８７が、それぞれ形成されてい
る。なお、第一の連通孔８６は、通孔６６と略同一乃至
若干大きめの内径とされており、第二の連通孔８７は、
オリフィス孔６８よりも所定寸法大径とされている。一
方、スペーサプレート８２には、長手矩形状の窓部８８
が複数個（本実施例では３個）形成されており、それら
各窓部８８に対して、接続プレート７８に設けられた各
一つの第一の連通孔８６および第二の連通孔８７が開口
せしめられるように、接続プレート７８とスペーサプレ
ート８２とが重ね合わされる。なお、窓部８８の形状
は、必ずしもここで例示された矩形形状に限られるもの
ではなく、例えば該窓部８８の両端部が湾曲線として表
される長丸様の形状としても、何等差し支えない。

【００１７】さらに、スペーサプレート８２の接続プレ
ート７８が重ね合わされた側とは反対側の面には、閉塞
プレート７６が重ね合わされるのであり、かくしてスペ
ーサプレート８２の窓部８８の開口が両側から覆蓋され
ることによって、セラミックス基体８４内部には、第一
及び第二の連通孔８６，８７を通じて外部に連通された
加圧室５６が形成されることとなる。

【００１８】そして、前記接続プレート７８には、加圧
室５６に対応する部位にスリット８０が形成されている
のである。即ち、先ず、セラミックス原料とバインダー
並びに溶媒等から調製されるセラミックスのスラリーか
ら、ドクターブレード装置やリバースロールコーター装
置等の一般的な装置を用いて、接続プレート７８を与え
るグリーンシートが成形され、次いでこのグリーンシー
トの焼成前若しくは焼成後において、ダイサーやスライ
サー或いはレーザー等で切断したり、打抜き加工したり
することによって、第一、第二の連通孔８６，８７を繋
ぐスリット８０が形成されることとなる。このようなス
リット８０を設けることによって、前記インクノズル部
材５２に対するセラミックス基体８４（アクチュエータ
５４）のシール領域を小さく保ちつつ、セラミックス基
体８４の剛性を低くすることができる。従って、加圧時
の加圧室５６の変形量を有利に増大させることができる
ため、アクチュエータ５４の作動特性を向上させること
ができるのである。

【００１９】ところで、このようなセラミックス基体８
４は、セラミックスの一体焼成品として形成されてい
る。具体的には、上述の如き閉塞プレート７６，接続プ
レート７８およびスペーサプレート８２を、それぞれ、
所定のグリーンシートを用いて形成し、積層せしめた
後、焼成して、一体化している。そのため、特別な接着
処理等を加えることなく、各プレート７６，７８，８２
の重ね合わせ面において、完全なシール性を安定して得
ることができるのである。また、かかるセラミックス基
体８４は、接続プレート７８が設けられたことにより、
構造強度が高くなるため、焼成時の反りを良好に防止し
得ると共に、製造時及び使用時の取扱いが容易である利
点を有している。

【００２０】一般に、柔軟性を有する薄いグリーンシー
ト同士を積層せしめた積層体は、ハンドリングし難く、
例えば焼成炉へのセッティング等において、支持方法を
慎重にしないと歪みが加わって、破損したり、焼成後に
異常な変形が生じたりし易い問題を有している。しか
し、接続プレート７８が存在する積層体では、積層体の
剛性が高められるため、接続プレート７８が存在しない
場合に比べてハンドリングし易くなり、ハンドリングの
ミスによる不良品発生を抑えることができるのである。
また、アクチュエ−タ５４にインク加圧室５６を高密度
に配置した設計の場合、閉塞プレート７６及びスペーサ
プレート８２のみの構造では殆どハンドリングが不可能
となる場合でも、接続プレート７８が存在することによ
り、ハンドリングが可能となる利点がある。

【００２１】なお、セラミックスの材質は、特に限定さ
れるものではないが、成形性等の点から、アルミナ、ジ
ルコニア等が、好適に採用される。また、閉塞プレート
７６，接続プレート７８およびスペーサプレート８２に
は、その焼結性や熱膨張マッチングの観点より、略同じ
セラミックス組成及び粒度分布のグリーンシートを用い
ることが望ましい。

【００２２】そして、かかるセラミックス基体８４にお
いて、その閉塞プレート７６の板厚は、好ましくは５０
μｍ以下、更に好ましくは３〜２０μｍ程度とされる。
また接続プレート７８の板厚は、好ましくは１０μｍ以
上、より好ましくは５０μｍ以上であり、更にスペーサ
プレート８２の板厚は、好ましくは５０μｍ以上、より
好ましくは１００μｍ以上である。そして、その外面上
の各加圧室５６に対応する部位には、それぞれ、下部電
極９２，圧電／電歪層９４および上部電極９６からなる
圧電／電歪素子９０が、膜形成法によって設けられてい
るのである。なお、この圧電／電歪素子９０として、特
に好適には、本願出願人が、先に、特願平３−２０３８
３１号（特開平５−２９６７５号）及び特願平４−９４
７４２号において提案した、圧電／電歪素子が採用され
ることとなる。

【００２３】なお、アクチュエ−タ５４の形状は製造法
に依存してややばらつくが、インクノズル部材５２との
接着面、即ち接続プレート７８の外面は平坦であること
が望ましい。平坦さの程度としては、接触式の形状測定
器でうねりを測定した際に、基準長さ８ｍｍに対する最
大うねりが５０μｍ以下、望ましくは２５μｍ以下、よ
り望ましくは１０μｍ以下が好適である。なお、この平
坦さを達成する手段の一つとして、一体焼成後のセラミ
ックス基体に対し、研磨や平面切削等の機械加工を施す
ことも可能である。

【００２４】また、それら電極膜（上下電極９６，９
２）および圧電／電歪層９４は、公知の各種の膜形成
法、例えば、スクリーン印刷、スプレー、ディッピン
グ、塗布等の厚膜形成手法や、イオンビーム、スパッタ
リング、真空蒸着、イオンプレーティング、ＣＶＤ、メ
ッキ等の薄膜形成手法によって形成されることとなる。
そして、それらの膜形成は、閉塞プレート７６（セラミ
ックス基体８４）の焼結前に行なうことも、或いは焼結
後に行なうことも可能である。

【００２５】而して、従来では、セラミックス基体８４
を焼成した後に、圧電／電歪素子９０を膜形成し、焼成
する場合には、セラミックス基体８４と圧電体材料の熱
膨張率が異なるために、焼成後の冷却過程において、圧
電／電歪素子９０に熱収縮の差による残留応力が発生し
て、素子の特性を低下させる恐れがあったが、上述の如
きセラミックス基体８４にあっては、接続プレート７８
にスリット８０が形成され、加圧室５６が変形し易くな
っていることから、そのような残留応力を有利に低減す
ることができると考えられ、残留応力に起因する圧電／
電歪素子９０の性能低下を有利に低減できる効果も得ら
れるのである。

【００２６】さらに、このようにして閉塞プレート７６
上に膜形成された上部電極９６，下部電極９２および圧
電／電歪層９４は、必要に応じて熱処理されることとな
るが、かかる熱処理は、それぞれの膜の形成の都度、行
なっても良く、或いは全部の膜を形成した後、同時に行
なっても良い。

【００２７】また、かかる圧電／電歪素子９０を構成す
る電極膜（上下電極９６，９２）の材料としては、熱処
理温度並びに焼成温度程度の高温酸化雰囲気に耐えられ
る導体であれば、特に規制されるものではなく、例えば
金属単体であっても、合金であっても良い。また、絶縁
性セラミックスやガラス等と、金属や合金との混合物で
あっても、更には導電性セラミックスであっても、何等
差し支えない。一方、圧電／電歪層９４の材料として
は、圧電或いは電歪効果等の電界誘起歪を示す材料であ
れば、何れの材料であっても採用され得るものであり、
結晶質の材料であっても、非晶質の材料であっても良
い。また、半導体材料であっても、誘電体セラミックス
材料や強誘電体セラミックス材料であっても、何等差し
支えなく、更には分極処理が必要な材料であっても、ま
たそれが不必要な材料であっても良いのである。

【００２８】なお、上記の如くして形成される圧電／電
歪素子９０の厚さは、一般に１００μｍ以下とされる。
また、電極膜（上下電極９６，９２）の厚さは、一般に
２０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下とされることが望
ましい。更に、圧電／電歪層９４の厚さは、低作動電圧
で大きな変位等を得るために、好ましくは５０μｍ以
下、更に好ましくは３μｍ以上４０μｍ以下とされるこ
とが望ましい。

【００２９】このようにして形成された圧電／電歪素子
９０にあっては、閉塞プレート７６を基板としているこ
とから、薄い板厚においても機械的強度および靭性を有
利に確保することができる。加えて、膜形成法によって
形成されることから、閉塞プレート７６上に多数個、微
細な間隔を隔てて、接着剤等を用いずに同時に且つ容易
に形成することができる。更に、上下電極９６、９２の
間の絶縁信頼性を向上させるために、必要に応じて、隣
合う圧電／電歪層９４、９４の間に絶縁樹脂膜を形成し
ても良い。

【００３０】かくして圧電／電歪素子９０が前記セラミ
ックス基体８４に一体に設けられることにより、目的と
するアクチュエータ５４が構成されるのであるが、該ア
クチュエータ５４は、図１に示されているように、前記
インクノズル部材５２に対して重ね合わされ、適当な接
着剤を用いて、接合、一体化せしめられることとなる。
そして、それによって、該アクチュエータ５４の圧電／
電歪素子９０の作動に基づき、インク供給流路７２、オ
リフィス孔６８を通じて、インクが加圧室５６に供給さ
れると共に、かかるインクが、通孔６６，６７を通じ、
ノズル孔６４より外部に噴出せしめられる、目的とする
インクジェットプリントヘッド５０が形成されるのであ
る。

【００３１】なお、かかるインクノズル部材５２とアク
チュエ−タ５４の接着に使用され得る接着剤としては、
ビニル系、アクリル系、ポリアミド系、フェノール系、
レゾルシノール系、ユリア系、メラミン系、ポリエステ
ル系、エポキシ系、フラン系、ポリウレタン系、シリコ
ーン系、ゴム系、ポリイミド系、ポリオレフィン系、或
いはシリコーン樹脂を配合したエポキシ系等の何れでも
良い。但し、本実施例の如くプリントヘッドを構成する
場合には、インクに対する耐久性のある接着剤を選択す
ることが望ましい。

【００３２】また、接着剤の形態は、量産性の点から、
ディスペンサーによる塗布が可能か、或いはスクリーン
印刷が可能な高粘性のペーストタイプか、打抜き加工が
可能なシートタイプが優れており、また加熱時間の短い
ホットメルト接着型か、或いは室温硬化接着型がより望
ましい。更に、高粘性のペーストタイプとしては、本来
の接着剤にフィラーを混入して粘度を上げたものも用い
ることができる。また更に、加圧時の加圧室５６の変形
を大きくする目的からは、弾性の高い接着剤が望まし
い。そして、以上の点から、スクリーン印刷が可能な弾
性エポキシ接着剤やシリコーン系接着剤、或いは打抜き
加工が可能なシート形状ホットメルトタイプのポリオレ
フィン系接着剤やポリエステル系接着剤等が、特に好適
に用いられることとなる。なお、それらの各種接着剤
を、接着面の一部分と他の部分とに、それぞれ使い分け
て、適用することも可能である。

【００３３】ところで、それらアクチュエータ５４とイ
ンクノズル部材５２とを接着するに際して、アクチュエ
ータ５４の加圧室５６と、インクノズル部材５２のイン
ク供給流路７２およびノズル孔６４との間の連通は、該
アクチュエータ５４を構成する接続プレート７８に形成
された第一の連通孔８６および第二の連通孔８７を、イ
ンクノズル部材５２を構成するオリフィスプレート６０
に形成された通孔６６およびオリフィス孔６８に対して
連通せしめることによって、為されることとなる。

【００３４】それ故、それらアクチュエータ５４とイン
クノズル部材５２との接着面間におけるインク流路のシ
ール性は、第一及び第二の連通孔８６，８７の周囲と、
それらを繋ぐスリット８０の周囲においてのみ確保され
ていれば良く、シール性を確保すべき領域が十分に小さ
く為され得ることから、優れたシール性を有利に且つ安
定して得ることが可能となるのである。なお、本実施例
のインクジェットプリントヘッド５０におけるインクノ
ズル部材５２とアクチュエータ５４との接合面で発揮さ
れる優れたインク流路のシール性は、図４及び図５に示
されている、従来構造のインクジェットプリントヘッド
において必要とされるインクノズル部材１６とアクチュ
エータ２５との接着面の形状を、本実施例のものと比較
することによって、容易に理解されるところである。

【００３５】また、特に、本実施例では、第一及び第二
の連通孔８６，８７の内径が、加圧室５６の内幅寸法
（スペーサプレート８２に形成された窓部８８の幅寸
法）よりも小さく設定されていることから、互いに隣接
して形成された第一及び第二の連通孔８６，８７の間の
寸法（図２中、Ｌ）も有利に確保することができる。そ
れ故、各第一及び第二の連通孔８６，８７の周囲におけ
る、アクチュエータ５４とインクノズル部材５２との接
着面積を、有利に且つ充分に確保することができること
から、異種材料間の接着であっても、接着面におけるシ
ール性を、一層有利に得ることが可能となるのである。

【００３６】加えて、アクチュエータ５４の接着面に接
着剤を塗布し、インクノズル部材５２に重ね合わせた
後、良好な接着性を得るために押圧をかけると、アクチ
ュエータ５４の開口部（第一、第二の連通孔８６，８
７、スリット８０）に接着剤がはみ出してくるが、本実
施例では、スリット８０によって有利に開口面積が広く
されているために、押圧力が少々高くなっても、スリッ
ト８０に接着剤がはみ出すことで、第一、第二の連通孔
８６，８７が閉塞されることが良好に防止され得る。そ
れ故、かかるインクジェットプリントヘッド５０では、
良好な接着・シール性を保ちつつ、第一、第二の連通孔
８６，８７を塞がないという接着条件（押圧力と押圧時
間）の許容幅が大きくなり、接着作業性が高くなる効果
も得られるのである。

【００３７】なお、接着剤の種類や塗布方法によって
は、接着剤のはみ出し量が多くなり、スリット８０のみ
では、第一、第二の連通孔８６，８７が閉塞されない接
着条件の許容幅が小さくなる場合もある。そのような場
合には、インク流路の閉塞を防止するうえで、図８の
（ａ），（ｂ）に示されるようにして、第一の連通孔８
６や第二の連通孔８７の内径を加圧室５６の内幅寸法と
同じ大きさに設定することが、より望ましい。また、イ
ンク流れをスムーズにするという狙いから、第一、第二
の連通孔８６，８７の形状として、楕円形状や、図８の
（ｃ）に示されている如き涙滴型を採用しても良い。

【００３８】従って、上述した如き構造のインクジェッ
トプリントヘッド５０では、インク流路におけるシール
性が容易に且つ安定して得られるのであり、更に、アク
チュエータ５４の作動特性がスリット８０の存在によっ
て有利に改善されていることから、優れたインク吐出特
性が安定して得られることとなったのである。

【００３９】因みに、図１〜３の如き、アクチュエータ
５４の接続プレート７８に第一、第二の連通孔８６，８
７及びスリット８０を設けたプリントヘッド５０を用意
して、所定の電圧を印加した際のアクチュエータ５４の
撓み変形量をレーザドップラー計測機で測定したとこ
ろ、０．２９μｍであった。これに対して、アクチュエ
ータの接続プレートに第一、第二の連通孔のみを設け、
スリットを設けなかったプリントヘッドでは、撓み変形
量が０．２１μｍであり、また、図４及び図５に示す如
き、アクチュエータに接続プレートを設けない従来のプ
リントヘッドでは、撓み変形量が０．２９μｍであっ
た。この結果より、アクチュエータの接続プレートにス
リットを設けることにより、撓み性が改善され、作動特
性が改善され得ることが確認できた。

【００４０】次に、図９及び図１０に基づいて、本発明
に従うアクチュエータの異なる例について説明すること
とする。なお、それらの図において、前述のインクジェ
ットプリントヘッド５０に用いられたアクチュエータ５
４と同様の構成のものについては、同じ符号を付して、
説明を省略した。

【００４１】要するに、このアクチュエータ９８では、
セラミックス基体８４において、複数の加圧室５６（本
実施例では、４個）が左右二列に並べられ且つ上下に少
しずつ位置をずらして配置されており、全体として千鳥
状に配列されている。また、第一の連通孔８６が左右の
加圧室５６，５６の間に位置して形成されると共に、該
第一の連通孔８６に連続するようにして、スリット８０
が加圧室５６の外へ延長せしめられているのである。こ
のような構造の採用によって、加圧室５６の幅と同程度
か、それ以下の密なピッチで、第一の連通孔８６を配置
することが可能となる。それ故、かかるアクチュエータ
９８を、例えばインクジェットプリントヘッドに適用す
る場合には、ノズル間ピッチをより細かくすることがで
きるため、精細で高品質なインクジェットプリントヘッ
ドを実現することが可能となる。但し、その場合には、
スリット８０はインク流路の役割も果たすため、一定の
幅を有する必要がある。

【００４２】また、図１１には、かかるアクチュエータ
９８の第一の連通孔８６の形状を変更し、更に密なピッ
チで第一の連通孔８６を配置し得るようにすると共に、
図１１及び図１２の（ａ）に示されているように、アク
チュエ−タの変位量を増大せしめるためのスリット１０
０を加圧室５６の短手方向の両側部に形成した例が示さ
れている。そして、このようなアクチュエ−タ９８で
は、加圧室５６の上部両側部においてスリット１００が
設けられているところから、加圧時の変形に対する加圧
室５６の剛性が低くされて、図１２の（ｂ）に示されて
いるように、アクチュエ−タ９８の変位量を効果的に大
きく為し得るのである。

【００４３】以上、本発明の代表的な実施例について詳
述してきたが、それらは文字通りの例示であって、本発
明は、そのような具体例にのみ限定して解釈されるもの
ではない。

【００４４】例えば、本発明のアクチュエータは、上述
の構造のもの以外にも、各種構造のインクジェットプリ
ントヘッドのインクポンプとして利用される他、マイク
ロポンプ、圧電スピーカー、センサー、振動子、発振
子、フィルター等としても用いることができる。

【００４５】また、アクチュエータ５４に形成されるス
リット８０の寸法形状や形成数、形成位置等は、前記実
施例のものに何等限定されるものではなく、加圧室５６
の変形量を有効に改善し得るものであれば、どのような
形態のものであっても良い。例えば、前記実施例では、
スリット８０の幅が加圧室５６の内幅寸法（スペーサプ
レート８２に形成された窓部８８の幅寸法）の１／３程
度と為されているが、幅の殆どない、切れているだけの
スリットであっても十分な効果が得られるのである。ま
た、スリット８０は、第一、第二の連通孔８６，８７を
繋ぐように形成することが望ましいが、必ずしも第一、
第二の連通孔８６，８７と連続させる必要はなく、第
一、第二の連通孔８６，８７間に複数の分断したスリッ
トを形成しても良い。更には、スリット８０の延びる方
向も、例示の態様に何等限定されるものではない。

【００４６】さらに、インクノズル部材５２の構造や材
質も、前記実施例のものに限定されるものでは決してな
く、合成樹脂材料等の射出成形、その他の成形方法によ
り、全体乃至は一部を一体成形したものを用いることも
可能である。更に、インクノズル部材５２のノズル孔６
４やオリフィス孔６８の形成位置や形成数等、更にはア
クチュエータ５４の加圧室５６の形成位置や形成数等
は、前記実施例のものに限定されるものではない。

【００４７】その他、一々列挙はしないが、本発明は、
当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等
を加えた態様において実施され得るものであり、また、
そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限
り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであること
は、言うまでもないところである。

【００４８】

【発明の効果】上述の説明から明らかなように、本発明
に従う構造とされたアクチュエータにあっては、セラミ
ックス基体の開口部が小さく、シール領域が小さくされ
ている一方、加圧室の変形量が大きく（撓み性が高
く）、優れた作動特性を有するといった特徴を有してい
る。それ故、かかるアクチュエータを用いたインクジェ
ットプリントヘッドにおいては、アクチュエータとイン
クノズル部材との接合面におけるインク流路のシール性
が高くなり、且つアクチュエータの優れた作動特性に基
づく優れたインク吐出性能が得られ、製品品質の向上と
その安定化が、有利に達成され得るのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としてのインクジェットプリ
ントヘッドを示す縦断面説明図である。

【図２】図１におけるII−II断面説明図である。

【図３】図１に示されたインクジェットプリントヘッド
の構造を説明するための分解斜視図である。

【図４】従来のインクジェットプリントヘッドの一具体
例を示す、図１に対応する縦断面説明図である。

【図５】図４におけるＶ−Ｖ断面説明図である。

【図６】図４のインクジェットプリントヘッドのアクチ
ュエータの作動状態を概略的に示す、図４におけるＶＩ
−ＶＩ断面に相当する説明図である。

【図７】従来のインクジェットプリントヘッドの異なる
例を概略的に示す、図６に対応する断面説明図であっ
て、（ａ）はその非作動状態を示し、また（ｂ）はその
作動状態を示している。

【図８】図１のインクジェットプリントヘッドにおい
て、第一、第二の連通孔の大きさや形状を変更した例を
示す、図２に対応する断面説明図であり、それぞれ、
（ａ）は第一の連通孔の大きさを変更した例、（ｂ）は
第二の連通孔の大きさ及び形状を変更した例、更に
（ｃ）は第一及び第二の連通孔の形状を涙滴型に変更し
た例を示す。

【図９】本発明に従うアクチュエータの異なる例を示す
平面断面説明図である。

【図１０】図９におけるＸ−Ｘ断面説明図である。

【図１１】図９のアクチュエータにおいて、第一の連通
孔の形状を変更し、更にスリットを追加した例を示す平
面断面説明図である。

【図１２】図１１のインクジェットプリントヘッドのア
クチュエータを概略的に示す、図１１におけるＸII−Ｘ
II断面説明図であり、（ａ）はその非作動状態を示し、
また（ｂ）はその作動状態を示している。

【符号の簡単な説明】

５０ インクジェットプリントヘッド ５２ インクノズル部材 ５４ アクチュエータ ５６ 加圧室 ５８ ノズルプレート ６０ オリフィスプレート ６２ 流路プレート ６４ ノズル孔 ６８ オリフィス孔 ７２ インク供給流路 ７６ 閉塞プレート ７８ 接続プレート ８０ スリット ８２ スペーサプレート ８４ セラミックス基体 ８６ 第一の連通孔 ８７ 第二の連通孔 ９０ 圧電／電歪素子 ９８ アクチュエータ １００ スリット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）少なくとも一つの窓部が設けられ
   たスペーサプレートと、該スペーサプレートの一方の側
   に重ね合わされて前記窓部を覆蓋する閉塞プレートと、
   該スペーサプレートの他方の側に重ね合わされて前記窓
   部を覆蓋する接続プレートとを、それぞれグリーンシー
   トにて積層形成し、一体焼成せしめて、前記窓部にて加
   圧室を形成してなるセラミックス基体と、（ｂ）前記閉
   塞プレートの外面上に膜形成法によって形成された電極
   および圧電／電歪層からなる圧電／電歪素子とからな
   り、該圧電／電歪素子によって前記加圧室の壁部の一部
   を変形させることにより、前記加圧室に圧力を生ぜしめ
   るようにしたアクチュエータにおいて、 前記接続プレートの前記加圧室に対応する部位に、所定
   長さで延びるスリットを形成せしめたことを特徴とする
   アクチュエータ。
2. 【請求項２】 インク粒子を噴射させる複数のノズル孔
   が設けられたインクノズル部材に対して、各ノズル孔の
   背後にそれぞれ加圧室が位置するように、請求項１記載
   のアクチュエータを接続プレート側にて重ね合わせて接
   合すると共に、対応するノズル孔と加圧室とが連通する
   ように、前記接続プレートに連通孔を形成せしめ、前記
   アクチュエータの圧電／電歪素子によって前記加圧室の
   壁部の一部を変形させることにより、該加圧室に圧力を
   生ぜしめ、該加圧室に供給されるインクを、前記インク
   ノズル部材のノズル孔より噴射させるようにしたことを
   特徴とするインクジェットプリントヘッド。