JP2002001974A - インクジェット式プリンタヘッド構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 組立が簡単でインク漏れや部材の剥離等の不
具合の少ないインクジェット式プリンタヘッド構造を提
供する。 【解決手段】 一枚の圧電素子プレート５５０の表面に
圧力室４０１の開口部内側の対応位置に沿って一巡する
溝５５４を形成し、これらの溝５５４により区画される
圧電素子プレート５５０の各部を各圧力室４０１毎の圧
電素子５５５として機能させる。各圧電素子５５５間に
圧電素子５５５と同じ厚みの無可動部５５６が形成され
るため、圧力室４０１間の隔壁部４０２を含め、振動板
５００と圧力室プレート４００との圧着による積層接合
作業が的確に行われようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット式
プリンタヘッドの構造、特に、ノズルおよびインクプー
ルに連絡する複数の圧力室を穿設した圧力室プレート上
に圧電素子を積層して各圧力室の体積を個別に変化させ
ることでノズルからのインクの吐出およびインクプール
からのインクの補給動作を行うインクジェット式プリン
タにおいて、圧電素子や振動板の固着を確実に行うため
の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ノンインパクト記録方式は記録時
における騒音が極めて小さく、また高速印字が可能であ
るという点において感心を集めている。

【０００３】その中でも、プリンタヘッドから液状のイ
ンク滴を飛ばすことにより記録紙に付着させ、文字，図
形，写真等の印字を行うインクジェット式記録方式は、
高速記録を行えると共に、普通紙に特別の定着処理等を
施さずに記録が行えるため、現在、種々のインクジェッ
ト式プリンタが提案され、商品化されている。

【０００４】図６から図１０は圧電素子の伸縮変形効果
（ユニモルフモード）を利用して圧力室の体積を変化さ
せることでインクの吐出および補給を行うインクジェッ
ト式プリンタヘッドの従来例である。

【０００５】このうち図６ではインクジェット式プリン
タヘッドの一般的な部品構成について示している。この
種のインクジェット式プリンタヘッドは、インク吐出用
のノズル１０１を備えたノズルプレート１００と、イン
クプール２０１を形成したインクプールプレート２０
０、および、インク供給口３０１を形成したインク供給
プレート３００と、圧力室４０１を穿設した圧力室プレ
ート４００、ならびに、振動板５００と圧電素子６００
とを積層して接合することにより形成される。なお、イ
ンク連通部７００はノズル１０１と圧力室４０１とを連
絡するためのもので、インクプールプレート２００とイ
ンク供給プレート３００に共通して設けられ、更に、図
示しないインクタンクからインクプール２０１にインク
を供給するためのインク吸入口８００は、インク供給プ
レート３００と圧力室プレート４００および振動板５０
０を貫通して設けられている。

【０００６】通常、圧電素子６００は振動板５００に予
め接合されており、部品の組み立てに際しては、各プレ
ートに設けられた位置決め穴９００を基準として、振動
板５００，圧力室プレート４００，インク供給プレート
３００，インクプールプレート２００およびノズルプレ
ート１００が、個々に、あるいは一括して位置決めされ
て接合される。接合作業が完了したインクジェット式プ
リンタヘッドの一部を取り出して図７の断面斜視図に内
部構造を示す。

【０００７】次に、図７の矢視Ａ−Ａに相当する部分を
示す図８および図９の断面図を用いて圧電素子６００お
よび振動板５００の伸縮変形動作を説明する。

【０００８】図８に示されるように、振動板５００上に
は圧力室プレート４００における各圧力室４０１の配設
位置に対応して圧電素子６００が積層して接合されてお
り、この圧電素子６００の表裏にそれぞれ外部電極６０
０ａ，外部電極６００ｂが形成されている。圧電素子６
００の分極は、例えば、外部電極６００ａから外部電極
６００ｂに向かう図８中のＰの方向でなされている（無
論、方向性は逆でもよい）。

【０００９】このうち外部電極６００ｂは振動板５００
と直に電気的に接続され、各圧電素子６００に共通の電
極部となる振動板５００を介してパルス発生器等の駆動
電源１０００の一方の極に接続されている。

【００１０】また、外部電極６００ａには各圧電素子６
００毎に個別の電気信号線６０１が設けられ、この電気
信号線６０１と各圧電素子６００毎のＯＮ／ＯＦＦ制御
用スイッチ回路６０２を介して、駆動電源１０００のも
う一方の極に接続されている。

【００１１】ここで、印字命令が入力されると、ＯＮ／
ＯＦＦ制御用スイッチ回６０２がＯＮとなって圧電素子
６００に駆動電源１０００からの電圧が印加される。圧
電素子６００は圧電横効果により図９中のｅの方向に縮
もうとする。しかし、圧電素子６００において振動板５
００と接合した側の面では振動板５００の負荷によって
圧電素子６００の歪み量が規制されるので、その歪み量
が反対側の面のそれに比べて小さくなる。この歪み量の
非対称性により、結果的に、圧電素子６００と振動板５
００との接合部分は図９中のｆの方向へ突出するように
して変形することになる。これにより圧力室４０１内の
体積は減少し、その内部のインクが加圧される。

【００１２】図１０（ａ），図１０（ｂ），図１０
（ｃ）の各々は、図７の矢視Ｂ−Ｂに相当する断面図に
よってインクの吐出動作を具体的に説明した図である。

【００１３】まず、図１０（ａ）は初期状態を示す図で
あり、この状態では、インクがインクプール２０１とイ
ンク供給口３０１および圧力室４０１を通じてノズル１
０１先端まで充填されている。ここで印字命令によりＯ
Ｎ／ＯＦＦ制御用スイッチ回路６０２がＯＮ状態になる
と、圧電素子６００に電位が生じ、圧電素子６００は、
図１０（ｂ）に示されるように、図中のｇ方向に突出す
るようにして変位する。これにより、圧力室４０１内の
インクは加圧され、ノズル１０１およびインク供給口３
０１に圧力を開放する。この結果、ノズル１０１の側で
はインクの吐出が行われることになる。

【００１４】その後ＯＮ／ＯＦＦ制御用スイッチ回路６
０２がＯＦＦ状態になって圧電素子６００の電荷が放電
されると、圧電素子６００は、図１０（ｃ）に示される
ように、図中のｈ方向に弾性復帰して初期状態に戻る。
この動作により、インクの吐出等で圧力室４０１から流
出したインクに相当する量のインクがインクプール２０
１からインク供給口３０１を介して再び圧力室４０１に
充填され、一連の動作が終了する。実際にはこの一連の
動作が高速で繰り返され印字が行われることになる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】このような構造を有す
るインクジェット式プリンタヘッドの組み立てにおい
て、振動板５００と圧力室プレート４００を接合した後
で圧電素子６００を振動板５００に接合しようとする
と、圧電素子６００を振動板５００に接合する時の荷重
によって振動板５００における圧力室対応位置に撓みが
生じ、圧電素子６００と振動板５００の間に適正な負荷
が作用せず、接合部の厚さを薄くすることが困難とな
る。更には、接合部の厚さが不均一となって圧電素子６
００および振動板５００の伸縮変形の特性にバラツキが
生じるといった弊害も生じる。

【００１６】そこで、このような順序で組み立てを行う
際の不都合を解消するための手段として、圧力室４０１
の側から振動板５００の圧力室対応位置に負荷をかけた
状態で圧電素子６００と振動板５００との接合を行う方
法が提案されている。しかし、このような方法を適用し
た場合、振動板５００の圧力室対応位置に裏側から負荷
をかける仕組みが必要となり、組み立て行程あるいは接
合に用いる装置が複雑化してしまうといった問題があ
る。

【００１７】また、これとは別に、始めに圧電素子６０
０と振動板５００を接合しておき、その後でこの振動板
５００と圧力室プレート４００を圧接して積層接合する
組立順序を適用することによって、圧電素子６００と振
動板５００の接合部に均一に荷重を加えようとする方法
も試みられている。

【００１８】しかし、圧電素子６００を接合した振動板
５００をそのまま圧力室プレート４００に圧着しようと
しても、振動板５００上の圧電素子６００間に溝状の間
隙があるので、単純に圧電素子６００の上面に力を加え
て振動板５００を圧力室プレート４００に押さえ付けて
も、この溝状の間隙が形成された部分の振動板５００の
位置が圧力室プレート４００の表面、より具体的には、
圧力室４０１間の隔壁部の上面に適正に圧着されなくな
るといった問題がある。

【００１９】このような問題を解決するため、図１１
（ａ）および図１１（ｂ）に示されるような押圧用治具
１１００が使用されることになる。この押圧用治具１１
００は、圧電素子６００に対応する部分に圧電素子６０
０の厚みよりも僅かに深い凹部を形成したもので、この
凹部間に形成される凸部を圧電素子６００間の溝状の間
隙に突入させ、振動板５００を直に押圧することによっ
て圧力室４０１間の隔壁部４０２の上面に振動板５００
を圧着しようとするものである。

【００２０】このような押圧用治具１１００を適切に利
用するためには、押圧用治具１１００自体の加工精度や
使用時の位置決め精度が要求されるため、組立工程が複
雑化するといった弊害が生じる。更に、押圧用治具１１
００の凹部が圧電素子６００の厚みよりも深いため、圧
電素子６００の電極取り出し部６００ｃの部分、つま
り、図１１ｂに示されるように圧電素子６００が圧力室
４０１よりも外側に張り出した部分において、圧力室プ
レート４００の中実部と振動板５００とが十分に圧着さ
れず、この部分の接合が不十分となって、圧力室プレー
ト４００と振動板５００の接合部からインクの漏れが生
じたり、または、接合部が剥がれたりするといった不具
合を引き起こす可能性がある。

【００２１】また、機械加工によって圧電素子６００を
個々に分離する際に圧電素子６００に加わる負荷が大き
いため、圧電素子６００にバリやクラックが発生する可
能性が高い。従来はこの問題を解決するために、加工速
度を遅くする、圧電素子６００を厚くする、あるいは、
機械加工以外の方法、例えば、特開平０２−９２６４４
等で提案されるようなエッチング処理等で圧電素子６０
０を分離するといった対策が必要であり、実用化におい
て大きな問題となっていた。

【００２２】また、特開平１−２６９５４６号では、一
枚の圧電素子に電極パターンを印刷することで、圧電素
子を個々に分離することなく各電極部毎に独立させて圧
電素子を駆動しようとする方法も提案されている。しか
し、この方法では圧電素子それ自体が各部において同じ
厚さで一体化しているため、相異なる電極で駆動される
隣接領域の圧電素子の動作が相互に干渉し、各電極対応
位置の圧電素子の個別動作、つまり、各圧力室毎のイン
クの吐出動作が不安定となる問題が生じる。

【００２３】

【発明の目的】そこで、本発明の目的は、前記従来技術
の欠点を解消し、複雑な押圧治具を使用しなくても圧力
室プレートと振動板と圧電素子とを的確に積層して接合
することができ、また、干渉を生じることなく各圧力室
毎に圧電素子を的確に動作させることのできるインクジ
ェット式プリンタヘッド構造を提供することにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明は、ノズルおよび
インクプールに連絡する複数の圧力室を穿設した圧力室
プレート上の圧力室対応位置に振動板を介して圧電素子
を固着し、圧電素子および振動板の伸縮変形により各圧
力室の体積を個別に変化させてノズルからのインクの吐
出およびインクプールからのインクの補給動作を行うイ
ンクジェット式プリンタヘッド構造であり、前記目的を
達成するため、特に、全ての圧力室対応位置を包含する
一枚の圧電素子プレートの表面に、各圧力室の開口部内
側の対応位置に沿って一巡する溝を形成し、これらの溝
により区画される圧電素子プレートの部分を各圧力室毎
の圧電素子としたことを特徴とする構成を有する。

【００２５】このように、全ての圧力室対応位置を包含
する一枚の圧電素子プレートを振動板を介して圧力室プ
レート上に積層する構成であるため、その積層組み立て
工程において、単に圧電素子プレートの表面を押圧する
だけの簡単な作業で圧電素子プレートの全面を的確に振
動板に圧着することができ、また、圧電素子プレートを
実装した振動板も、圧力室プレートの圧力室間に形成さ
れる隔壁部を含めて的確に圧力室プレート上に圧着され
るようになり、適切な接合状態を得ることができるよう
になる。この結果、プレート状の部材間に生じる不用意
なインク漏れや剥がれの発生が防止される。また、圧電
素子プレートの表面に形成した溝によって圧電素子プレ
ートが区画され、これらの溝により区画された圧電素子
プレートの各部が、各圧力室毎の圧電素子として機能す
る。各圧電素子間に所定の深さの溝が形成されるため、
隣接する領域の圧電素子の動作の影響は最小限度に抑え
られ、各圧力室毎の圧電素子を独立して的確に動作させ
ることができるようになる。

【００２６】ここで、圧電素子プレートを区画して各圧
力室毎の圧電素子を生成する溝は、前記各圧力室の開口
部内側の直線部および円弧部の対応位置に沿った複数の
直線状貫通溝の組み合わせによって形成することができ
る。

【００２７】これにより、エッチングやサンドブラスト
等を用いた従来通りの溝加工に加え、ダイシングやワイ
ヤ放電加工等のように、両端部に取り残しを形成して特
定部分にのみ溝を形成することが困難な加工方法、ある
いは、溝の方向を途中で転換することが不可能な加工方
法を適用した溝加工が可能となる。特に、ダイシングに
よる溝加工は加工精度や加工速度の点で有利であり、ま
た、放電間隙を有する非接触のワイヤ放電加工は、圧電
素子におけるバリやクラックの発生の防止に有効であ
る。

【００２８】また、圧電素子プレートは、シート状の圧
電素子本体とその表面を被覆する外部電極体とによって
構成することができる。

【００２９】この場合、外部電極体を貫通して圧電素子
本体にまで溝を切り込む構成とすることにより、各圧力
室毎の圧電素子の動作の分離とこれを独立して動作させ
るための外部電極の分離を同時に実施することができ、
製造工程の簡略化が可能となる。

【００３０】何れの場合においても、圧電素子と振動板
との相互作用による伸縮変形を最も効果的に行うために
は、溝の幅を圧力室の幅の５％ないし２０％の範囲内と
することが望ましい。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態の幾つかについて詳細に説明する。図１は、エッ
チングあるいはサンドブラスト等を使用して溝を形成し
た圧電素子プレートを備えた一実施形態のインクジェッ
ト式プリンタヘッドの構成について示した部品構成図で
ある。

【００３２】図１に示したインクジェット式プリンタヘ
ッドの構成要素のうち、ノズルプレート１００，インク
プールプレート２００，インク供給プレート３００，圧
力室プレート４００，振動板５００の構造に関しては、
図６を参照して述べた従来例のインクジェット式プリン
タヘッドの構造と同様であるので説明を省略し、ここで
は、圧電素子プレート５５０の構造について詳細に説明
する。

【００３３】この圧電素子プレート５５０は、少なくと
も、圧力室プレート４００に穿設された全ての圧力室４
０１を同時に覆うことが可能な面積を有するシート状の
圧電素子本体５５１と、その表面全体を被覆する外部電
極体５５２、および、圧電素子本体５５１の裏面全体を
被覆する外部電極体５５３により構成される。

【００３４】その断面構造に関して詳しくは図示しない
が、圧電素子本体５５１に対する外部電極体５５２，５
５３の関係は、図８の従来例で示した圧電素子６００に
対する外部電極６００ａ，６００ｂの関係と同様であ
る。

【００３５】圧電素子プレート５５０の表面には、圧力
室プレート４００に穿設された各々の圧力室４０１の開
口部対応位置の内側に沿って一巡する溝５５４が、少な
くとも外部電極体５５２を貫通する深さで、かつ、圧電
素子本体５５１を完全には切断しない深さで刻設して設
けられ、これらの溝５５４で区画された圧電素子プレー
ト５５０の各部分が、各圧力室４０１毎の圧電素子５５
５として機能する。

【００３６】各圧電素子５５５は、その上面側に、他の
部分の外部電極体５５２と電気的に絶縁された外部電極
体５５２の部分、即ち、各圧電素子５５５毎の外部電極
５５５ａを備え、また、その下面側には、溝５５４の形
成前と同様に全ての圧電素子５５５に共通する外部電極
体５５３を備える。

【００３７】各圧電素子５５５毎の外部電極５５５ａに
は、図８を参照して述べた従来例の外部電極６００ａと
同様にして電気信号線およびＯＮ／ＯＦＦ制御用スイッ
チ回路を介して駆動電源の一方の極が接続され、また、
共通電極を兼ねる外部電極体５５３には、図８を参照し
て述べた従来例の外部電極６００ｂと同様にして振動板
５００を介して駆動電源の他方の極が接続されることに
なるが、これらの点に関しては自明であるので図示を省
略する。

【００３８】また、溝５５４で区画されない他の部分の
圧電素子プレート５５０の外部電極体５５２に対しては
如何なる状況下でも駆動電源からの電圧が印加されるこ
とはないので、この部分は、単に、圧電素子５５５と同
一の厚みを有する無可動部５５６としてのみ機能するこ
ととなる。

【００３９】図２は組み立ての完了した同実施形態のイ
ンクジェット式プリンタヘッドの一部を取り出して示し
た断面斜視図である。圧電素子５５５の各々は、圧力室
プレート４００上に穿設された複数の圧力室４０１に重
合するようにして振動板５００に接合されている。

【００４０】図３は圧力室４０１と各々の圧電素子５５
５との位置関係を図２の矢視Ｂ方向から見た透視図であ
る。圧電素子プレート５５０は溝５５４によって無可動
部５５６と各圧力室４０１毎の圧電素子５５５とに分割
されており、各圧電素子５５５は、圧力室４０１に重な
るように配置され、また、無可動部５５６は圧力室４０
１とは重ならないように接合される構成となっている。

【００４１】次に、同実施形態の構造を適用した場合の
インクジェット式プリンタヘッドの組み立てについて説
明する。

【００４２】なお、ここでは一例として、予め圧電素子
プレート５５０を振動板５００に接合してから、この振
動板５００を圧力室プレート４００に接合する場合につ
いて述べるが、前記構成に伴う作用効果の点に関して
は、予め圧力室プレート４００に振動板５００を接合し
た状態で、この振動板５００に圧電素子プレート５５０
を接合する場合に関しても同様である。

【００４３】図４（ａ）および図４（ｂ）は圧電素子プ
レート５５０を実装した振動板５００を圧力室プレート
４００に接合する際に使用する押圧用治具１２００とそ
の使用方法について簡単に示した断面図である。

【００４４】図４（ａ）および図４（ｂ）に示されるよ
うに、圧電素子５５５および無可動部５５６を有する圧
電素子プレート５５０が接合された振動板５００を圧力
室プレート４００に接合する際には、圧電素子プレート
５５０の上面側を平らな押圧用治具１２００で加圧する
だけで、圧力室プレート４００の圧力室４０１間に形成
された隔壁部４０２に対し、確実に振動板５００の対応
位置を押し付けることができる。これは、図４（ａ）に
示されるように、隣接する圧電素子５５５間に介在する
無可動部５５６を介して振動板５００が圧力室４０１間
の隔壁部４０２に適切に押し付けられることによって生
じる効果である。既に述べた通り、圧電素子５５５の厚
みと無可動部５５６の厚みは完全に同一である。

【００４５】また、圧電素子５５５の電極取り出し部５
５５ｃの対応位置においても、振動板５００を的確に圧
力室プレート４００に押し付けることができる。これ
は、無可動部５５６と同じ厚みを有する電極取り出し部
５５５ｃを介して振動板５００が直接的に圧力室プレー
ト４００の中実部分に押し付けられるためである。

【００４６】これより、単純な平面に形成された押圧用
治具１２００を用いた簡単な組立工程で、各圧力室４０
１間に生じるインク漏れを防止することができるように
なり、また、接合不良に起因する部材の剥がれといった
問題も確実に解消される。また、電極取り出し部５５５
ｃの周辺で振動板５００と圧力室プレート４００との接
合部に生じるインク漏れも解消される。

【００４７】実際に電圧を印加して個々の圧電素子５５
５を駆動した場合の動作に関しては図８および図９を参
照して述べた従来技術と同様である。つまり、電極パタ
ーンのみを分割して同じ厚みの一枚の圧電素子の各部を
独立させて動作するようにした特開平１−２６９５４６
号等のものとは相違し、隣接領域の圧電素子の動作の影
響を受けて他の圧電素子の動作に支障を生じることは全
くない。これは、電極パターンの分割にとどまらず、本
実施形態においては、圧電素子プレート５５０の主要部
を形成する圧電素子本体５５１の部分にまで溝５５４を
突入させ、各圧電素子５５５の伸縮変形の自由度を向上
させているからである。

【００４８】図５は、ダイシングあるいはワイヤ放電加
工等を使用して溝を形成した圧電素子プレート５５０を
備えたインクジェット式プリンタヘッドの一例について
示した斜視断面図であり、図２を参照して述べた実施形
態との相違は、各圧電素子５５５を一巡して区画する溝
５５４が、圧電素子プレート５５０を縦または横に貫く
複数の直線状の貫通溝５５７によって形成されている点
である。

【００４９】このように、直線状の貫通溝５５７の組み
合わせによって各圧電素子５５５を一巡する溝５５４を
形成することにより、ダイシングあるいはワイヤ放電加
工等のように、両端部に取り残しを形成して特定部分に
のみ溝を形成することが困難な加工方法、あるいは、溝
の方向を途中で転換することが不可能な加工方法を適用
して溝５５４を加工することが可能となる。

【００５０】このうち、切削加工の一種であるダイシン
グは加工速度および加工精度の点で有利であり、また、
放電間隙を有する非接触のワイヤ放電加工は、ワークに
対して力学的なダメージを与えないことから、圧電素子
５５５のバリやクラックの発生の防止に有効である。

【００５１】このように、直線状の貫通溝５５７の組み
合わせによって各圧電素子５５５を一巡する溝５５４を
形成することにより、従来から使用されていたエッチン
グやサンドブラスト等の限定された加工手段のみなら
ず、アンダーカットを残すのに不向きなワイヤ放電加工
や溝の方向性の転換が困難なダイシング加工等に関して
も、その特性を有効に利用した加工を実施することが可
能となり、そのメリットは大きい。

【００５２】これらの各実施形態において、溝５５４の
幅に関しては、概ね、圧力室４０１の幅に対して５％な
いし２０％程度とすることが望ましい。

【００５３】通常、これらの各実施形態に見られるよう
なユニモルフモードのアクチュエータにおいては、伸縮
変形の効率が最大となるのは圧電素子５５５の幅が圧力
室４０１の幅の８０％から９０％程度であることが実験
や数値解析等により知られている。しかし、その反面こ
の値を超えると効率が極端に減少してしまうという問題
も抱えているため、加工精度等のマージンを考慮して、
圧電素子５５５の幅の設計値は圧力室４０１の幅の７０
％から８０％程度とするのが実用的である（電子写真学
会１９９６年度第一回研究会「新MACH方式インクジェッ
トヘッド」）。

【００５４】前述した各実施形態では、各圧力室４０１
の開口部内側の対応位置に沿って圧電素子プレート５５
０上に溝５５４を形成して圧電素子５５５を形成するよ
うにしているので、圧電素子５５５の幅を圧力室４０１
の幅の７０％から８０％程度にするために必要とされる
溝５５４の幅は、（１００−７０）％／２から（１００
−８０）％／２の範囲、結果的に、圧力室４０１の幅に
対して１０％から１５％の範囲となる。

【００５５】しかし、実際には圧電素子５５５を実装し
た圧電素子プレート５５０と振動板５００との間の位置
決め精度、あるいは、振動板５００と圧力室プレート４
００との間の位置決め精度を考慮すると、適正な圧電素
子５５５を形成するために必要とされる溝５５４の幅は
圧力室４０１の幅の５％から２０％が適切な値となる。

【００５６】前述したように各駆動圧電素子５５５間に
無可動部５５６を介在させた構造によれば、各圧電素子
６００間を完全に分離した従来例（例えば図８）と比較
して溝幅が狭くて済むため、溝加工時に圧電素子５５５
に加わる負荷が低減され、圧電素子５５５の破損を防止
することが可能になる。

【００５７】また、各駆動圧電素子５５５間に無可動部
５５６が存在するため、圧電素子５５５および無可動部
５５６が接合された振動板５００を圧力室プレート４０
０に接合する際、圧電素子プレート５５０の上面を単純
な平面形状の押圧用治具１２００で加圧するだけで、圧
力室プレート４００の圧力室４０１間に形成される隔壁
部４０２に対して確実に振動板５００の対応位置を押し
付けることができ、また、圧電素子５５５の電極取り出
し部５５５ｃの対応位置においても、振動板５００を的
確に圧力室プレート４００の中実部に押し付けることが
できるようになるので、前記と同様、各圧力室４０１間
に生じるインク漏れや接合不良に起因する部材の剥がれ
といった問題を確実に解消することができる。

【００５８】

【発明の効果】本発明のインクジェット式プリンタヘッ
ド構造は、一枚の圧電素子プレートの表面に各圧力室の
開口部内側の対応位置に沿って一巡する溝を形成し、こ
れらの溝により区画される圧電素子プレートの各部を各
圧力室毎の圧電素子として機能させるように構成したの
で、圧電素子の周辺に過剰な間隙部分が形成されること
がなくなり、圧電素子と振動板および圧力室プレートの
積層組み立て工程において、単に圧電素子の表面を押圧
するだけの簡単な作業により、圧力室間に形成される隔
壁部も含め、振動板を的確に圧力室プレート上に圧着し
て接合することができるようになった。従って、接合不
良によるインク漏れや部材の剥がれ等の問題が解消され
る。また、圧電素子プレートの表面に形成した溝によっ
て圧電素子が区画されるため、隣接する領域の圧電素子
の動作の影響が抑えられ、圧電素子プレートの各部が独
立した圧電素子として確実に動作できるようになった。

【００５９】更に、圧電素子の各々を一巡して他部と区
画するための溝は、複数の直線状貫通溝の組み合わせに
よって形成するようにしたので、エッチングやサンドブ
ラスト等による通常の溝加工に加え、ダイシングやワイ
ヤ放電加工等のように両端部に取り残しを形成して特定
部分にのみ溝を形成することが困難な加工方法、あるい
は、溝の方向を途中で転換することが不可能な加工方法
を適用した加工も可能となり、加工精度や加工速度の向
上、または、バリやクラックの発生防止など、所望する
目的に応じて最適の加工方法を選択することができるよ
うになった。

【００６０】しかも、圧電素子プレートは、シート状の
圧電素子本体とその表面を被覆する外部電極体とによっ
て構成しているので、各圧電素子毎の機械的な動作の分
離と各圧電素子毎の外部電極の生成とを簡単な溝加工に
よって同時に行うことができるようになり、製造工程が
簡略化された。

【図面の簡単な説明】

【図１】エッチングあるいはサンドブラスト等を使用し
て溝を形成した圧電素子プレートを備えた一実施形態の
インクジェット式プリンタヘッドの構成について示した
部品構成図である。

【図２】組み立ての完了した同実施形態のインクジェッ
ト式プリンタヘッドの一部を取り出して示した断面斜視
図である。

【図３】同実施形態のインクジェット式プリンタヘッド
の圧力室と各々の圧電素子との位置関係を示した透視図
である

【図４】図４（ａ）および図４（ｂ）は圧電素子プレー
トを実装した振動板を圧力室プレートに接合する際に使
用する押圧用治具とその使用方法について簡単に示した
断面図である。

【図５】ダイシングあるいはワイヤ放電加工等を使用し
て溝を形成した圧電素子プレートを備えたインクジェッ
ト式プリンタヘッドの一例について示した斜視断面図で
ある。

【図６】従来のインクジェット式プリンタヘッドの一般
的な部品構成について示した組み立て概念図である。

【図７】従来のインクジェット式プリンタヘッドの一部
を取り出して示した断面斜視図である。

【図８】図７の矢視Ａ−Ａに相当する部分を初期状態で
示した断面図である。

【図９】図７の矢視Ａ−Ａに相当する部分を伸縮変形状
態で示した断面図である。

【図１０】図１０（ａ）は図７の矢視Ｂ−Ｂに相当する
部分を初期状態で示した断面図、図１０（ｂ）は図７の
矢視Ｂ−Ｂに相当する部分を伸縮変形状態で示した断面
図、図１０（ｃ）は図７の矢視Ｂ−Ｂに相当する部分が
伸縮変形状態から初期状態に戻るときの状態を示した断
面図である。

【図１１】図１１（ａ）および図１１（ｂ）は従来の組
み立て工程で使用されていた押圧治具の作用原理を示し
た断面図である。

【符号の説明】

１００ ノズルプレート １０１ ノズル ２００ インクプールプレート ２０１ インクプール ３００ インク供給プレート ３０１ インク供給口 ４００ 圧力室プレート ４０１ 圧力室 ４０２ 隔壁部 ５００ 振動板 ５５０ 圧電素子プレート ５５１ 圧電素子本体 ５５２ 外部電極体 ５５３ 外部電極体 ５５４ 溝 ５５５ 圧電素子 ５５５ａ 外部電極 ５５５ｃ 電極取り出し部 ５５６ 無可動部 ５５７ 直線状の貫通溝 ６００ 圧電素子（従来例） ６００ａ 外部電極 ６００ｂ 外部電極 ６００ｃ 電極取り出し部 ６０１ 電気信号線 ６０２ ＯＮ／ＯＦＦ制御用スイッチ回路 ７００ インク連通部 ８００ インク吸入口 ９００ 位置決め穴 １０００ 駆動電源 １１００ 押圧用治具（従来例） １２００ 押圧用治具

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズルおよびインクプールに連絡する複
   数の圧力室を穿設した圧力室プレート上の圧力室対応位
   置に振動板を介して圧電素子を固着し、該圧電素子およ
   び前記振動板の伸縮変形により前記各圧力室の体積を個
   別に変化させて前記ノズルからのインクの吐出および前
   記インクプールからのインクの補給動作を行うインクジ
   ェット式プリンタヘッド構造であって、 前記全ての圧力室対応位置を包含する一枚の圧電素子プ
   レートの表面に、前記各圧力室の開口部内側の対応位置
   に沿って一巡する溝を形成し、これらの溝により区画さ
   れる圧電素子プレートの部分を各圧力室毎の圧電素子と
   したことを特徴とすることを特徴とするインクジェット
   式プリンタヘッド構造。
2. 【請求項２】 前記一枚の圧電素子プレートの表面に、
   前記各圧力室の開口部内側の直線部および円弧部の対応
   位置に沿った複数の直線状貫通溝を設けることにより前
   記各圧力室の開口部内側に沿って一巡する溝を形成した
   ことを特徴とする請求項１記載のインクジェット式プリ
   ンタヘッド構造。
3. 【請求項３】 前記一枚の圧電素子プレートは、シート
   状の圧電素子本体とその表面を被覆する外部電極体とに
   よって構成され、前記溝は、少なくとも前記外部電極体
   を貫通して前記圧電素子本体にまで切り込まれているこ
   とを特徴とする請求項１または請求項２記載のインクジ
   ェット式プリンタヘッド構造。
4. 【請求項４】 前記溝がエッチングによって形成されて
   いることを特徴とする請求項１記載のインクジェット式
   プリンタヘッド構造。
5. 【請求項５】 前記溝がサンドブラストによって形成さ
   れていることを特徴とする請求項１記載のインクジェッ
   ト式プリンタヘッド構造。
6. 【請求項６】 前記溝がダイシングによって形成されて
   いることを特徴とする請求項２記載のインクジェット式
   プリンタヘッド構造。
7. 【請求項７】 前記溝がワイヤ放電加工によって形成さ
   れていることを特徴とする請求項２記載のインクジェッ
   ト式プリンタヘッド構造。
8. 【請求項８】 前記溝が前記各圧力室の幅の５％ないし
   ２０％の溝幅で形成されていることを特徴とする請求項
   １，請求項２，請求項３，請求項４，請求項５，請求項
   ６または請求項７記載のインクジェット式プリンタヘッ
   ド構造。