JP3144948B2 - インクジェットプリントヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、インクジェットプリントヘッド
に関するものであり、特にインク吐出特性の向上と安定
化が達成される、低コストなインクジェットプリントヘ
ッドの新規な構造に関するものである。

【０００２】

【背景技術】近年、コンピュータの出力デバイス等とし
て用いられるプリンタの市場では、静粛でランニングコ
ストが安いインクジェットプリンタの需要が、急速に伸
びてきている。そして、このようなインクジェットプリ
ンタに使用されるインクジェットプリントヘッドとして
は、一般に、インクが供給されて充填されたインク加圧
室内の圧力を上昇させて、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したものが用いられて
いる。

【０００３】また、かかるインク加圧室内の圧力を上昇
させる機構の一種として、インク加圧室壁に設けた圧電
／電歪素子の変位によってインク加圧室の体積を変化さ
せるタイプのものが知られている。このタイプのもの
は、他の、インク加圧室内に配置したヒータの加熱で微
細な泡を発生させるタイプのものに比べて、原理的に消
費電力が低いという特徴がある。

【０００４】具体的には、かくの如きタイプのインクジ
ェットプリントヘッドは、例えば、図５及び図６に示さ
れているように、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とを、流路プレート
１０を挟んで積層、接合することにより、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とを、そ
れぞれ内部に形成せしめて成るインクノズル部材１６に
対して、金属や合成樹脂製のプレート１８，２０の積層
体にて形成された、前記各ノズル孔２およびオリフィス
孔６に対応する複数の空所２２を有するインクポンプ部
材２４を重ね合わせて接着一体化することにより、前記
ノズル孔２およびオリフィス孔６の背後に、それぞれ、
インク加圧室２６を形成すると共に、かかるインク加圧
室２６の壁部に圧電／電歪素子２８を固着することによ
って形成される。

【０００５】しかしながら、このようなタイプのインク
ジェットプリントヘッドにあっては、インク加圧室２６
の壁部に対して、それぞれ、圧電／電歪素子２８の小片
を一つずつ接着しなければならないために、プリントヘ
ッドの小型化が極めて困難であり、しかも、そのような
接着に起因するコストアップが避けられず、信頼性の維
持も難しいといった問題を内在していたのである。

【０００６】加えて、かくの如き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１６とインクポ
ンプ部材２４を接着する必要があるが、その際、隣接し
て形成された空所２２，２２間の寸法、即ち隣接する空
所２２，２２間の隔壁部３０の厚さ寸法：ｔが、１mm程
度乃至それ以下と小さいために、それらインクノズル部
材１６とインクポンプ部材２４との接着が、極めて困難
であったのである。

【０００７】具体的には、インクノズル部材１６とイン
クポンプ部材２４を接着するに際して、隔壁部３０の両
側に接着剤がはみ出し易いために、そのはみ出した接着
剤にてインク流路やインク加圧室が変形してしまい、イ
ンクの吐出特性が阻害されて製品の品質の低下や歩留り
の低下につながることとなる。

【０００８】また、そのような接着剤のはみ出しを防止
するために、接着剤の塗布量を抑えると、部分的に接着
不良の箇所が生じ易くなり、例えば、隣接するインク加
圧室２６，２６間のシールが不完全となって、圧力が漏
れてクロストークが生じたり、接着面間にギャップが残
ってエア残留とそれによる加圧圧力損失が生じ、インク
吐出特性が低下するという問題が惹起される恐れがあっ
たのである。

【０００９】

【解決課題】ここにおいて、本発明は、上述の如き事情
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、インクノズル部材とインクポンプ部材との
接着が容易であって、接着面からの接着剤のはみ出しや
接着不完全等による上述の如き問題が可及的に軽減乃至
は防止され得、優れたインク吐出特性を安定して得るこ
とができると共に、製作が容易で且つコンパクト化が有
利に図られ得るインクジェットプリントヘッドを提供す
ることにある。

【００１０】

【解決手段】そして、かかる課題を解決するために、本
発明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、
前記ノズル孔に対応する複数の空所が設けられたインク
ポンプ部材を重ね合わせて、接着剤を用いて接合するこ
とにより、前記各ノズル孔の背後に該空所にて構成され
るインク加圧室をそれぞれ形成する一方、該インク加圧
室の壁部の一部を、圧電／電歪素子によって変形させて
前記インク加圧室に圧力を生ぜしめることにより、該イ
ンク加圧室に供給されるインクを、前記ノズル孔より噴
射させるようにしたインクジェットプリントヘッドにお
いて、前記空所を構成する複数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、前記インクノズル部材のノズル孔に対応した該
窓部の形成位置において各々該ノズル孔への連通用開口
部が設けられた接続プレートとを、それぞれグリーンシ
ートにて積層形成し、一体焼成せしめることにより得ら
れた、それら閉塞プレートと接続プレートにて両側から
覆蓋された前記窓部により前記インク加圧室を形成して
なるセラミックス体により、前記インクポンプ部材を構
成すると共に、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
／電歪作動部により、前記圧電／電歪素子を構成したこ
とにある。

【００１１】 また、本発明は、かくの如きインクジェ
ットプリントヘッドにおける前記インクノズル部材に対
して、前記インクポンプ部材のインク加圧室にインクを
供給するためのインク供給流路を形成すると共に、該イ
ンク供給流路から該インク加圧室にインクを導くオリフ
ィス孔を、該インクノズル部材の前記インクポンプ部材
に対する重ね合わせ面に開口するように且つ該インクポ
ンプ部材の前記インク加圧室の直下に位置するようにし
て、設ける一方、前記インクポンプ部材を形成する前記
接続プレートにおける、該オリフィス孔に対応した直上
の位置に、該インク加圧室から該オリフィス孔への連通
用開口部を設けてなるインクジェットプリントヘッドを
も、その特徴とするものである。

【００１２】

【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。

【００１３】先ず、図１及び図２には、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の概略構成図
が、更に、図３には、その分解斜視図が、それぞれ、示
されている。かかるインクジェットプリントヘッド４０
は、インクノズル部材４２とインクポンプ部材４４とが
接合一体化されることによって形成されており、インク
ポンプ部材４４内に形成されたインク加圧室４６に供給
されたインクが、インクノズル部材４２に設けられたノ
ズル孔５４を通じて、噴出されるようになっている。

【００１４】より詳細には、前記インクノズル部材４２
は、それぞれ薄肉の平板形状を呈するノズルプレート４
８とオリフィスプレート５０が、それらの間に流路プレ
ート５２を挟んで重ね合わされ、接着剤によって一体的
に接合されてなる構造とされている。

【００１５】また、ノズルプレート４８には、インク噴
出用のノズル孔５４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５０および
流路プレート５２には、各ノズル孔５４に対応する位置
において、板厚方向に貫通する通孔５６，５７が、該ノ
ズル孔５４よりも所定寸法大きな内径をもって形成され
ている。

【００１６】さらに、オリフィスプレート５０には、イ
ンク供給用のオリフィス孔５８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５２に
設けられた窓部６０が、ノズルプレート４８およびオリ
フィスプレート５０にて、両側から覆蓋されることによ
り、それらノズルプレート４８とオリフィスプレート５
０との間に、各オリフィス孔５８に連通せしめられたイ
ンク供給流路６２が、形成されている。また、オリフィ
スプレート５０には、かかるインク供給流路６２に対し
て、インクタンクから導かれるインクを供給する供給口
６４が、設けられている。

【００１７】なお、かかるインクノズル部材４２を構成
する各プレート４８，５０，５２の材質は、特に限定さ
れるものではないが、ノズル孔５４およびオリフィス孔
５８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、ニッケル乃至ステンレスといった金属が好適に
採用される。また、オリフィス孔５８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。

【００１８】一方、前記インクポンプ部材４４は、それ
ぞれ薄肉の平板形状を呈する閉塞プレート６６と接続プ
レート６８が、スペーサプレート７０を挟んで重ね合わ
されてなる構造をもって、一体的に形成されている。

【００１９】そこにおいて、接続プレート６８には、前
記インクノズル部材４２のオリフィスプレート５０に形
成された通孔５６およびオリフィス孔５８に対応する位
置に、第一の連通用開口部７２および第二の連通用開口
部７４が、それぞれ形成されている。なお、第一の連通
用開口部７２は、通孔５６と略同一乃至若干大きめの内
径とされている一方、第二の連通用開口部７４は、オリ
フィス孔５８よりも所定寸法大径とされている。

【００２０】また、スペーサプレート７０には、長手矩
形状の窓部７６が、複数個、形成されている。そして、
それら各窓部７６に対して、上記接続プレート６８に設
けられた各一つの第一の連通用開口部７２および第二の
連通用開口部７４が開口せしめられるように、かかるス
ペーサプレート７０が、接続プレート６８に対して重ね
合わされている。

【００２１】更にまた、このスペーサプレート７０にお
ける、接続プレート６８が重ね合わされた側とは反対側
の面には、閉塞プレート６６が重ね合わされており、こ
の閉塞プレート６６にて、窓部７６の開口が覆蓋されて
いる。それによって、かかるインクポンプ部材４４の内
部には、第一及び第二の連通用開口部７２，７４を通じ
て外部に連通されたインク加圧室４６が、形成されてい
るのである。

【００２２】ところで、このようなインクポンプ部材４
４は、セラミックスの一体焼成品として形成されるもの
である。即ち、具体的な製造工程としては、先ず、セラ
ミックス原料とバインダー並びに液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、グリーンシートを成形する。次いで、必要に応じ
て、かかるグリーンシートに切断・切削・打ち抜き等の
加工を施して、窓部７６や第一、第二の連通用開口部７
２，７４等を形成し、各プレート６６，６８，７０の前
駆体を形成する。そして、それら各前駆体を積層し、焼
成することによって、一体的なセラミックス基体として
のインクポンプ部材４４が得られるのである。

【００２３】なお、かかるインクポンプ部材４４を形成
する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。そして、閉塞プレート６６の板厚は
好ましくは５０μｍ以下、より好ましくは３〜１２μｍ
程度であり、また接続プレート６８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７０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。

【００２４】すなわち、このようにして形成されたイン
クポンプ部材４４にあっては、セラミックスの一体焼成
品として形成されていることから、特別な接着処理等を
加える必要がないのであり、閉塞プレート６６，接続プ
レート６８およびスペーサプレート７０の各重ね合わせ
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。

【００２５】加えて、このインクポンプ部材４４では、
接続プレート６８が存在することにより、製造性向上の
効果も得られるのである。即ち、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６８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６
８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。更には、インクポンプ部材４４にインク
加圧室４６を高密度に配置した設計の場合、閉塞プレー
ト６６及びスペーサプレート７０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６８
が存在することにより、ハンドリングが可能となる利点
を有している。

【００２６】なお、インクポンプ部材４４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４２
との接着面、即ち接続プレート６８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
測定機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。

【００２７】さらに、かかるインクポンプ部材４４に
は、その閉塞プレート６６の外面上において、各インク
加圧室４６に対応する部位に、それぞれ、圧電／電歪素
子７８が、設けられている。ここにおいて、この圧電／
電歪素子７８は、閉塞プレート６６上に、下部電極７
７，圧電／電歪層７９および上部電極７５からなる圧電
／電歪作動部を、膜形成法によって形成することによっ
て形成されたものである。そして、特に好適には、かか
る圧電／電歪素子７８として、本願出願人が、先に、特
願平３−２０３８３１号および特願平４−９４７４２号
において提案した、圧電／電歪素子が採用される。

【００２８】具体的には、かかる圧電／電歪素子７８を
得るに際しては、前記閉塞プレート６６として、所定の
化合物で結晶相が部分安定化乃至は完全安定化された酸
化ジルコニウムを主成分とするセラミック基板が、好適
に用いられる。なお、「部分安定化乃至は完全安定化さ
れた酸化ジルコニウム」とは、熱や応力等が加えられた
時に結晶変態が部分的に或いは全く起こらないように、
結晶層を部分的に或いは完全に安定化せしめた酸化ジル
コニウムを含むものである。

【００２９】また、この酸化ジルコニウムを安定化する
化合物としては、酸化イットリウム、酸化セリウム、酸
化マグネシウム、酸化カルシウムがあり、少なくともそ
のうちの一つの化合物を単体で若しくは組み合わせて添
加、含有せしめることにより、酸化ジルコニウムは部分
的に或いは完全に安定化されることとなる。更にまた、
それぞれの化合物の添加含有量としては、酸化イットリ
ウムに関しては２モル％〜７モル％、酸化セリウムに関
しては６モル％〜１５モル％、酸化マグネシウム、酸化
カルシウムに関しては５モル％〜１２モル％とすること
が好ましいが、その中でも、特に酸化イットリウムを部
分安定化剤として用いることが好ましく、その場合にお
いては２モル％〜７モル％、更に好ましくは２モル％〜
４モル％とすることが望ましい。そのような範囲で酸化
イットリウムを添加・含有せしめてなる酸化ジルコニウ
ムは、その主たる結晶相が正方晶若しくは主として立方
晶と正方晶からなる混晶において部分安定化され、優れ
た基板特性を与えることとなる。また、その正方晶を安
定に存在させ、大きな基板強度が得られる為には、基板
の平均結晶粒子径も重要となる。即ち、平均粒子径とし
て、０．０５μm 〜２μm であることが好ましく、更に
好ましくは１μm 以下であることが望ましい。

【００３０】そして、このような閉塞プレート６６の外
面上に、所定の電極膜（上下電極）７５，７７および圧
電／電歪層７９が、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、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。なお、それらの膜形
成は、該閉塞プレート６６（インクポンプ部材４４）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。また、このようにして閉塞プレート６６上に
膜形成されたそれぞれの膜（電極膜７５，７７および圧
電／電歪層７９）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。更に、電極膜７５，７７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７９，７９の間に絶縁樹脂膜を形成しても良い。

【００３１】また、かかる圧電／電歪作動部を構成する
電極膜７５，７７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、合金であっても良く、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。
尤も、好ましくは、白金、パラジウム、ロジウム等の高
融点貴金属類、或いは銀−パラジウム、銀−白金、白金
−パラジウム等の合金を主成分とする電極材料が好適に
用いられる。

【００３２】また、圧電／電歪作動部を構成する圧電／
電歪層７９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く、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。

【００３３】尤も、本発明に用いられる圧電／電歪材料
としては、好ましくは、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ
系）を主成分とする材料、マグネシウムニオブ酸鉛（Ｐ
ＭＮ系）を主成分とする材料、ニッケルニオブ酸鉛（Ｐ
ＮＮ系）を主成分とする材料、マンガンニオブ酸鉛を主
成分とする材料、アンチモンスズ酸鉛を主成分とする材
料、亜鉛ニオブ酸鉛を主成分とする材料、チタン酸鉛を
主成分とする材料、更にはこれらの複合材料等が用いら
れる。また、このような圧電／電歪材料に、ランタン、
バリウム、ニオブ、亜鉛、セリウム、カドミウム、クロ
ム、コバルト、ストロンチウム、アンチモン、鉄、イッ
トリウム、タンタル、タングステン、ニッケル、マンガ
ン等の酸化物やそれらの他の化合物を添加物として含有
せしめた材料、例えば、ＰＬＺＴ系となるように、前記
ＰＺＴ系を主成分とする材料に上記の如き所定の添加物
を適宜に加えたものであっても、何等差し支えない。

【００３４】なお、上記の如くして形成される電極膜７
５，７７と圧電／電歪膜（層）７９から構成される圧電
／電歪作動部の厚さとしては、一般に１００μm 以下と
され、また電極膜７５，７７の厚さとしては、一般に２
０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下とされることが望ま
しく、更に圧電／電歪膜７９の厚さとしては、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。

【００３５】すなわち、このようにして形成された圧電
／電歪素子７８にあっては、結晶相が部分安定化された
酸化ジルコニウムを主成分とする材料にて形成された閉
塞プレート６６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
できると共に、相対的に低作動電圧にて大変位が得ら
れ、しかも速い応答速度と大きな発生力を得ることがで
きるのである。

【００３６】加えて、かかる圧電／電歪素子７８は、膜
形成法によって形成されることから、膜形成プロセスの
利点により、閉塞プレート６６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
ることができるのであり、それ故、前述の如く、インク
ポンプ部材４４に形成される複数のインク加圧室４６に
それぞれ対応する部位に対して、複数個の圧電／電歪素
子７８を、容易に形成することができるのである。

【００３７】そうして、かくの如き圧電／電歪素子７８
が一体的に設けられてなる、前述の如きインクポンプ部
材４４にあっては、その焼成後、図１に示されているよ
うに、前記インクノズル部材４２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。それによって、インクポンプ部材４４に一
体的に設けられた圧電／電歪素子７８の作動に基づき、
インク供給流路６２を通じて導かれたインクが、オリフ
ィス孔５８よりインク加圧室４６に供給されると共に、
かかるインクが、通孔５６，５７を通じ、ノズル孔５４
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４０が形成されているのである。

【００３８】なお、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、ポリオレフィン系等の何
れでも良い。但し、インクに対する耐久性のある接着剤
を選択する。

【００３９】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。

【００４０】以上の点、および特にインク（水系）に対
する耐久性の観点からは、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。

【００４１】ところで、上述の如く、インクポンプ部材
４４とインクノズル部材４２とを接着するに際して、イ
ンクポンプ部材４４に設けられたインク加圧室４６の、
インクノズル部材４２に設けられたインク供給流路６２
およびノズル孔５４に対する連通は、該インクポンプ部
材４４を構成する接続プレート６８に形成された第一の
連通用開口部７２および第二の連通用開口部７４を、イ
ンクノズル部材４２を構成するオリフィスプレート５０
に形成された通孔５６およびオリフィス孔５８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。

【００４２】それ故、それらインクポンプ部材４４とイ
ンクノズル部材４２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用開口部７２，７４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
保すべき接着部分の長さが短くて済むことから、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。

【００４３】また、特に本実施例では、これら第一及び
第二の連通用開口部７２，７４の内径が、インク加圧室
４６の内幅寸法（スペーサプレート７０に形成された窓
部７６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用開
口部７２，７４の間の寸法（図２中、Ｌ）も有利に確保
することができる。

【００４４】そして、それによって、各第一及び第二の
連通用開口部７２，７４の周囲における、インクポンプ
部材４４とインクノズル部材４２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。

【００４５】なお、接着剤の種類や塗布方法によって
は、接着剤が第一、第二の連通用開口部７２，７４へは
み出して、それら開口部を閉塞する恐れがある。そのよ
うな恐れがある場合には、互いに隣接して形成された第
一及び第二の連通用開口部７２，７４の内径をインク加
圧室４６の内側寸法と同程度の大きさに設定して、開口
部の閉塞を防止することが望ましい。また、図７の如
く、第一、第二の連通用開口部７２，７４の一方または
両方ともを、涙滴形状や楕円形状に形成しても良い。

【００４６】因みに、本実施例のインクジェットプリン
トヘッド４０におけるインクノズル部材４２とインクポ
ンプ部材４４との接合面で発揮される、上述の如き、優
れたインク流路のシール性は、図５及び図６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とインクポンプ部
材２４との接着面の形状を、上記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。

【００４７】従って、このような構造のインクジェット
プリントヘッド４０によれば、インク流路におけるシー
ル性を、容易に且つ安定して得ることができ、インク加
圧室４６内への接着剤のはみ出しや接着面におけるギャ
ップの発生等が有利に防止され得るのであり、それによ
って、インク吐出特性が改善された製品を、安定して得
ることが可能となるのである。

【００４８】しかも、かかるインクジェットプリントヘ
ッドにあっては、インク加圧室４６の壁部を変形させて
インク加圧室４６に内圧を生ぜしめる圧電／電歪素子７
８が、膜形成法によって形成されていることから、各イ
ンク加圧室４６に対応する部位において、容易に且つ優
れた量産性をもって形成することができるのであり、ま
た、優れたインク吐出特性が安定して発揮され得るので
ある。

【００４９】以上、本発明の実施例について詳述してき
たが、これは文字通りの例示であって、本発明は、かか
る具体例にのみ限定して解釈されるものではない。

【００５０】例えば、前記実施例では、インク加圧室４
６にインクを供給するインク供給流路６２が、インクノ
ズル部材４２の内部に形成されていたが、かかるインク
供給流路６２を、インクポンプ部材４４の内部に形成す
ることも可能である。その一具体例を、図４に示す。な
お、かかる図４においては、その理解を容易とするため
に、前記第一の実施例における部材および部位に対応す
る部材および部位に対して、それぞれ、同一の符号を付
しておくこととする。また、この図４の具体例における
オリフィス孔５８は、図１等の例における第二の連通用
開口部７４の孔径を適宜選択することによって、図１等
の第二の連通用開口部７４に、オリフィス孔５８の機能
を一体化したものである。そして、同様にして、図４の
第一の連通用開口部７２とノズル孔５４においても、機
能の一体化をはかっても何等差支えないことは、言うま
でもないところである。

【００５１】また、インクノズル部材４２の構造や材質
は、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。

【００５２】更にまた、ノズル孔５４やオリフィス孔５
８の形成位置や形成数等、更にはインク加圧室４６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。

【００５３】加えて、本発明は、オンデマンド形および
連続噴射形のインクジェットプリントヘッド、更には、
それらに属する各種構造のインクジェットプリントヘッ
ドに対して、何れも、適用され得るものである。

【００５４】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。

【００５５】

【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インクジェットプリントヘッドにお
いては、インクポンプ部材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飛躍的に向上され得
るのであり、以て、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。

【００５６】しかも、かかるインクジェットプリントヘ
ッドにおいては、圧電／電歪素子を、膜形成法によって
容易に且つ優れた量産性をもって形成することができる
ところから、より一層の製品品質の向上と、生産性の向
上が達成され得ると共に、インクジェットプリントヘッ
ドの小型化も、有利に図られ得るのである。

【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】本発明の別の実施例としてのインクジェットプ
リントヘッドを示す、図１に対応する縦断面説明図であ
る。

【図５】従来のインクジェットプリントヘッドの一具体
例を示す縦断面説明図である。

【図６】図５におけるVI−VI断面説明図である。

【図７】図２において第一、第二の連通用開口部の形状
を変更した例を示す、断面説明図である。

【符号の簡単な説明】

４０，８０ インクジェットプリントヘッド ４２ インクノズル部材 ４４ インクポンプ部材 ４６ インク加圧室 ４８ ノズルプレート ５０ オリフィスプレート ５２ 流路プレート ５４ ノズル孔 ５８ オリフィス孔 ６２ インク供給流路 ６６ 閉塞プレート ６８ 接続プレート ７０ スペーサプレート ７２ 第一の連通用開口部 ７４ 第二の連通用開口部 ７８ 圧電／電歪素子

フロントページの続き (72)発明者 高橋 伸夫 愛知県尾張旭市東栄町四丁目６番地の２ 東栄パークハイツ305号 (72)発明者 曽根原 秀明 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイ コーエプソン株式会社内 (72)発明者 北原 公平 長野県塩尻市大門田川町150番208号 審査官 松川 直樹 (56)参考文献 特開 昭58−87060（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−101455（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−89163（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−111758（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/045 B41J 2/055

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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、前記ノズル孔
   に対応する複数の空所が設けられたインクポンプ部材を
   重ね合わせて、接着剤を用いて接合することにより、前
   記各ノズル孔の背後に該空所にて構成されるインク加圧
   室をそれぞれ形成する一方、該インク加圧室の壁部の一
   部を、圧電／電歪素子によって変形させて前記インク加
   圧室に圧力を生ぜしめることにより、該インク加圧室に
   供給されるインクを、前記ノズル孔より噴射させるよう
   にしたインクジェットプリントヘッドにおいて、 前記空所を構成する複数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、前記インクノズル部材のノズル孔に対応した該窓部
   の形成位置において各々該ノズル孔への連通用開口部が
   設けられた接続プレートとを、それぞれグリーンシート
   にて積層形成し、一体焼成せしめることにより得られ
   た、それら閉塞プレートと接続プレートにて両側から覆
   蓋された前記窓部により前記インク加圧室を形成してな
   るセラミックス体により、前記インクポンプ部材を構成
   すると共に、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／
   電歪作動部により、前記圧電／電歪素子を構成したこと
   を特徴とするインクジェットプリントヘッド。
2. 【請求項２】 前記インクノズル部材に対して、前記イ
   ンクポンプ部材のインク加圧室にインクを供給するため
   のインク供給流路を形成すると共に、該インク供給流路
   から該インク加圧室にインクを導くオリフィス孔を、該
   インクノズル部材の前記インクポンプ部材に対する重ね
   合わせ面に開口するように且つ該インクポンプ部材の前
   記インク加圧室の直下に位置するようにして、設ける一
   方、前記インクポンプ部材を形成する前記接続プレート
   における、該オリフィス孔に対応した直上の位置に、該
   インク加圧室から該オリフィス孔への連通用開口部を設
   けた請求項１に記載のインクジェットプリントヘッド。
3. 【請求項３】 前記圧電／電歪作動部が形成される前記
   インクポンプ部材の閉塞プレートとして、結晶相が部分
   安定化乃至は完全安定化された酸化ジルコニウム を主成
   分とするセラミック基板が用いられている請求項１又は
   請求項２に記載のインクジェットプリントヘッド。
4. 【請求項４】 前記インクポンプ部材を構成する接続プ
   レートの前記インクノズル部材との接着面が、基準長さ
   ８ｍｍに対する最大うねりが５０μｍ以下となるように
   構成されている請求項１乃至請求項３の何れかに記載の
   インクジェットプリントヘッド。