JPH0550597A - インクジエツトプリンタヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧力室やオリフィスが形成された本体プレー
トに、圧電性部材を設けた駆動プレートを接合する構造
のインクジェットプリンタヘッドにおいて、駆動プレー
トの構造を簡略化して小型軽量化や生産性向上等を実現
する。 【構成】 一つの圧力室２６上に一個の圧電性部材２０
と一個の非圧電性部材２１とが各々位置する駆動プレー
ト１９を設けた。

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インク
ジェットプリンタヘッドとして、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
リンタヘッド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オリフィ
スの各々に連通した圧力室内に少なくとも表面が変位自
在な圧力発生手段を設け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を振動させて
圧力室内のインクをオリフィスからインク滴として吐出
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予め分極した
圧電性部材を使用することが提案されている。この圧電
性部材１とは、図３に例示するように、予め設定した分
極方向と直角に電界を印加すると、この通電方向には伸
縮することなく分極方向のみに変形するような部材であ
り、このような横滑り変形をシェアモード変形と呼称し
ている。図示した圧電性部材１は両端部に電極２を設け
て左端を固定した場合を例示しているが、例えば、この
ような圧電性部材１の下縁部を固定すると左右方向のみ
に横滑り変形を生じさせることも可能である。なお、こ
のような圧電性部材１は、分極方向や通電方向を反転さ
せると変形方向も反転するようになっている。

【０００５】そして、このような圧電性部材を利用した
インクジェットプリンタヘッドが、USP4584590、USP482
5227などに開示されているが、これらの明細書に開示さ
れたインクジェットプリンタヘッドは、いずれも圧電性
部材に縦振動モードや横振動モードなどの不要な変形が
生じるためにクロストークが発生するなどの課題を有し
ている。

【０００６】そこで、このような課題を解決した装置と
して特開平3-49957号公報に開示されたインクジェット
プリンタヘッドを図４及び図５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３は、図４に例示する
ように、サーミスタからなる電極４と圧電性部材である
圧電性セラミック５とが交互に形成された薄板状の駆動
プレート６と、オリフィスやインク供給路(共に図示せ
ず)が各々連通した複数の凹部がアレイ状に連設された
厚板状の本体プレート７とを各々形成し、これらのプレ
ート６，７を接着剤８で一体に接合して一対の前記圧電
性セラミック５で凹部を遮蔽することで圧力室９を形成
した構造となっている。

【０００７】ここで、このようなインクジェットプリン
タヘッド３の駆動プレート６の製作方法を図５に基づい
て説明する。まず、圧電性セラミック５を形成するチタ
ン酸ジルコン酸鉛系のセラミック材料１０と電極４を形
成するチタン酸バリウム系のセラミック材料１１とをド
クターブレード法などで各々シート状に成形し、同図
(ａ)に例示するように、これを交互に積層して加熱圧着
させた後に所定寸法に切削等して一体焼成する。このよ
うにすることで、圧電性セラミック５と電極４とが交互
に積層されたセラミック塊１２が得られるので、同図
(ｂ)に例示するように、これを積層方向と直角に切断す
ることで駆動プレート６と同形状のセラミック板１３が
形成される。ここで、このセラミック板１３は、この段
階では圧電性セラミック５の分極方向がランダムなの
で、同図(ｃ)に例示するように、このセラミック板１３
の切断面に平板電極１４，１５を装着し、圧電性セラミ
ック５のキュリー温度より低く電極４のキュリー温度よ
り高い温度領域内で通電を行なう。このようにすること
で、この温度領域内ではサーミスタ材料からなる電極４
は絶縁体で圧電性セラミック５は導電性を有するので、
この圧電性セラミック５のみが良好に分極された駆動プ
レート６を得ることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記公報に開示された
インクジェットプリンタヘッド３では、各圧力室９上に
位置する一対の圧電性セラミック５の両端部に電極４が
位置しているので、これら圧電性セラミック５や電極４
の個数が増加して小型軽量化や生産性向上が阻害されて
いる。

【０００９】また、このインクジェットプリンタヘッド
３では、駆動プレート６の電極４は圧電性セラミック５
の分極を実現するためにサーミスタ材料である必要があ
り、その材料の選択性が低いと共に、本体プレート７と
の接合方法も接着などに限定されがちである。さらに、
このインクジェットプリンタヘッド３では、本体プレー
ト７との接合を良好にするために駆動プレート６の電極
４を100(μm)程度に分厚く成形する必要があるが、この
ような厚さの電極４をスパッタリングや蒸着等の薄膜技
術で形成することは困難である。

【００１０】本発明は、小型軽量化や生産性向上が容易
なインクジェットプリンタヘッドを得るものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】オリフィスとインク供給
路とが各々連通した複数の凹部がアレイ状に連設された
本体プレートを設け、圧電性部材と非圧電性部材とを交
互に設けて平板状に形成した駆動プレートを設け、この
駆動プレートと本体プレートとの接合で一個の圧電性部
材と一個の非圧電性部材とを一つの凹部上に各々位置さ
せて圧力室を形成した。

【００１２】

【作用】一つの圧力室上に一個の圧電性部材と一個の非
圧電性部材とを位置させたことで、小型軽量化や生産性
向上が容易なインクジェットプリンタヘッドを得ること
ができる。

【００１３】

【実施例】本発明の実施例を図１及び図２に基づいて説
明する。まず、図１に例示するように、このインクジェ
ットプリンタヘッド１６では、オリフィス１７とインク
供給路(図示せず)とが各々連通した複数の凹部がアレイ
状に連設された厚板状の本体プレート１８と、薄板状の
駆動プレート１９とを一体に接合した構造となってい
る。ここで、この駆動プレート１９は、連設方向の長さ
が略二対三となる圧電性部材２０と非圧電性部材２１と
を交互に設けて平板状に形成し、その表面には前記圧電
性部材２０上に薄膜状の個別電極２２を個々に設けると
共に、裏面には薄膜状の共通電極２３を一様に設けた構
造となっている。そして、このインクジェットプリンタ
ヘッド１６では、前記本体プレート１８の一つの凹部上
に一個の圧電性部材２０と非圧電性部材２１とが位置す
るように、前記駆動プレート１９が前記共通電極２３を
介して前記本体プレート１８に接着されることで圧力室
２４が形成されている。

【００１４】なお、このような構造のインクジェットプ
リンタヘッド１６では、その圧電性部材２０は図中の表
裏面の方向では本体プレート１８に固定することなく封
止する必要があるが、これは弾性を有する接着剤やフィ
ルム等で実現可能である。

【００１５】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１６では、インク供給路から供給さ
れるインク２５が圧力室２４内に保持された状態で所定
の電極２２，２３間に通電が行なわれると、図示するよ
うに、圧力室２４上の圧電性部材２０がシェアモード変
形を生じて非圧電性部材２１と共に変動するのでオリフ
ィス１７からインク２５が吐出される。

【００１６】つまり、このインクジェットプリンタヘッ
ド１６では、一つの圧力室２４に対して圧電性部材２０
と非圧電性部材２１とが各々一個だけ対応しており、そ
の個数が極めて少ないので駆動プレート１９の構造が簡
易であり、小型軽量化や生産性向上に寄与することがで
きる。さらに、このインクジェットプリンタヘッド１６
では、圧電性部材２０のシェアモード変形で非圧電性部
材２１も強制的に変形させる構造となっているので、こ
の非圧電性部材２１の材料選択や部材２０，２１の連設
方向長さの比率などでインク２５の突出特性を可変する
ことができる。

【００１７】なお、このインクジェットプリンタヘッド
１６では、駆動プレート１９内の圧電性部材２０は図中
水平となる連設方向に分極されており、各圧電性部材２
０には同一の上下方向に通電を行なうことになるので、
例えば、共通電極２３に一個の定電圧電源を接続して個
別電極２２を各対毎にスイッチング素子を介して接地す
るような配線を行なう。また、このインクジェットプリ
ンタヘッド１６では、駆動される圧電性部材２０にはシ
ェアモード変形のみが生じるので、クロストークの発生
が防止されている。

【００１８】そして、このインクジェットプリンタヘッ
ド１６では、全ての圧電性部材２０に導通した共通電極
２３には一個の配線を行なえば良いので、その配線構造
が極めて簡易であり、さらに小型軽量化や生産性向上に
寄与することができる。

【００１９】さらに、このインクジェットプリンタヘッ
ド１６では、駆動プレート１９内の非圧電性部材２１と
しては、ポリアセタールやポリエチレンテレフタレート
等のように圧電性部材２０との低温熱融着が容易な樹脂
材が利用可能である。なお、このような非圧電性部材２
１を圧電性部材２０に接着する場合の接着剤としては、
エポキシ系熱硬化型の接着剤や光硬化型の接着剤が利用
される。

【００２０】そして、このインクジェットプリンタヘッ
ド１６では、各電極２２，２３や非圧電性部材２１をサ
ーミスタで製作することを要しないので、その材料の選
択性や製作方法の自由度が極めて良好である。特に、各
電極２２，２３は平板状の駆動プレート１９の表裏面に
形成するだけなので、スパッタリングや蒸着等の薄膜技
術で簡易に形成することができ、その生産性が極めて良
好である。

【００２１】また、このインクジェットプリンタヘッド
１６では、駆動効率を良好に確保するために圧電性部材
２０は連設方向に細長く形成しているが、その細長い表
裏面に各電極２２，２３が形成されているので、この各
電極２２，２３と圧電性部材２０との導通面積が大きい
と共に圧電性部材２０の短手方向に通電が行なわれ、圧
電性部材２０の電極抵抗を低減して消費電力を軽減する
ことが可能である。

【００２２】なお、このような駆動プレート１９の製作
方法としては、予め分極した平板状の圧電性部材２０や
非圧電性部材２１等を順次積層して駆動プレート１９の
形状に切断することなどで実施可能である。なお、この
ようにして製作する駆動プレート１９の各電極２２，２
３は、部材２０〜２１の積層前に圧電性部材２０にメッ
キやスパッタリングで製作することや、部材２０〜２１
の積層後にフォトリソグラフィー等で製作することが実
施可能である。

【００２３】なお、本実施例のインクジェットプリンタ
ヘッド１６では、各圧電性部材２０を連設方向に分極し
て各電極２２，２３を駆動プレート１９の表裏面に設け
ることを例示したが、図２に例示するように、駆動プレ
ート２６内の圧電性部材２７を連設方向と直角に分極
し、この圧電性部材２７と非圧電性部材２８との間に電
極２９を設けたインクジェットプリンタヘッド３０など
も実施可能である。

【００２４】

【発明の効果】本発明は上述のように、オリフィスとイ
ンク供給路とが各々連通した複数の凹部がアレイ状に連
設された本体プレートを設け、圧電性部材と非圧電性部
材とを交互に設けて平板状に形成した駆動プレートを設
け、この駆動プレートと本体プレートとを接合して一個
の圧電性部材と一個の非圧電性部材とを一つの凹部上に
各々位置させたことにより、圧電性部材や非圧電性部材
の個数を低減して駆動プレートの構造を簡略化すること
ができ、かつ、非圧電性部材や電極の材料の選択性や製
作方法の自由度も良好なので、小型軽量化や生産性向上
が容易なインクジェットプリンタヘッドを得ることがで
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】本発明の実施例を示す縦断正面図である。

【図２】変形例を示す縦断正面図である。

【図３】圧電性部材の作動原理を示す模式図である。

【図４】従来例を示す縦断正面図である。

【図５】駆動プレートの製作方法を示す工程図である。

【符号の説明】

１６，３０ インクジェットプリンタヘ
ッド １７ オリフィス １８ 本体プレート １９，２６ 駆動プレート ２０，２７ 圧電性部材 ２１，２８ 非圧電性部材 ２２，２３，２９ 電極 ２４ 圧力室 ２６ インク

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オリフィスとインク供給路とが各々連通
   した複数の凹部がアレイ状に連設された本体プレートを
   設け、圧電性部材と非圧電性部材とを交互に設けて平板
   状に形成した駆動プレートを設け、この駆動プレートと
   前記本体プレートとの接合で一個の圧電性部材と一個の
   非圧電性部材とを一つの前記凹部上に各々位置させて圧
   力室を形成したことを特徴とするインクジェットプリン
   タヘッド。