JPH07132597A - インクジェット式記録ヘッド - Google Patents
インクジェット式記録ヘッドInfo
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- JPH07132597A JPH07132597A JP6120579A JP12057994A JPH07132597A JP H07132597 A JPH07132597 A JP H07132597A JP 6120579 A JP6120579 A JP 6120579A JP 12057994 A JP12057994 A JP 12057994A JP H07132597 A JPH07132597 A JP H07132597A
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- piezoelectric vibrator
- recording head
- ink
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- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
- B41J2/14274—Structure of print heads with piezoelectric elements of stacked structure type, deformed by compression/extension and disposed on a diaphragm
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
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- B41J2/135—Nozzles
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- B41J2002/14387—Front shooter
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 クロストークやインミストの発生を防止する
こと。 【構成】 ノズル開口２、圧力発生室５２、インク供給
口５４、及びリザーバ５３が形成されたインク流路形成
部材６の、圧力発生室５２を縦振動モードの圧電振動子
４６により膨張、収縮させてインク滴を吐出させるイン
クジェット記録ヘッドであって、圧電振動子４６は、快
削性を有する圧電振動子支持板４４に一定ピッチで列状
に配置固定され、また圧電振動子支持板４４は、これよ
りも剛性が大きな材料で構成された基台４５に固定され
ている。インク吐出により圧電振動子支持板４４が反力
を受けると、支持板４４よりも剛性が大きな基台４５が
この反力を受け止めて、隣接する圧電振動子４４にまで
変位が及ぶのを抑制する。
こと。 【構成】 ノズル開口２、圧力発生室５２、インク供給
口５４、及びリザーバ５３が形成されたインク流路形成
部材６の、圧力発生室５２を縦振動モードの圧電振動子
４６により膨張、収縮させてインク滴を吐出させるイン
クジェット記録ヘッドであって、圧電振動子４６は、快
削性を有する圧電振動子支持板４４に一定ピッチで列状
に配置固定され、また圧電振動子支持板４４は、これよ
りも剛性が大きな材料で構成された基台４５に固定され
ている。インク吐出により圧電振動子支持板４４が反力
を受けると、支持板４４よりも剛性が大きな基台４５が
この反力を受け止めて、隣接する圧電振動子４４にまで
変位が及ぶのを抑制する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧力発生室の一方の面
を振動板で形成し、この振動板に縦振動型圧電振動子を
取り付け、圧電振動子を収縮、膨張させることにより圧
力発生室を膨張、収縮してインク滴を発生させるインク
ジェット式記録ヘッド、より詳細には圧電振動子ユニッ
トの構造に関する。
を振動板で形成し、この振動板に縦振動型圧電振動子を
取り付け、圧電振動子を収縮、膨張させることにより圧
力発生室を膨張、収縮してインク滴を発生させるインク
ジェット式記録ヘッド、より詳細には圧電振動子ユニッ
トの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】圧電振動子を使用したインクジェット式
記録ヘッドは、ノズル開口が形成されたノズルプレート
と、圧力発生室やインク供給口、リザーバを区画するス
ペーサ、圧電振動子により変形されて圧力発生室を膨張
収縮させる振動板を一体に固定して構成されていて、圧
電振動子を印字信号に一致させて伸縮させて圧力発生室
を伸縮、膨張させることにより圧力発生室へのインクの
吸引、インク滴吐出の動作を連続的に実行する。このよ
うな圧電振動子を使用したインクジェット式記録ヘッド
は、電極と圧電振動材料を積層して構成された縦振動モ
ードの圧電振動子を使用することにより、圧電振動子と
振動板との当接面積を極めて小さくできて、１８０ＤＰ
Ｉ以上の解像度を備えた記録ヘッドの実現が可能となっ
た。
記録ヘッドは、ノズル開口が形成されたノズルプレート
と、圧力発生室やインク供給口、リザーバを区画するス
ペーサ、圧電振動子により変形されて圧力発生室を膨張
収縮させる振動板を一体に固定して構成されていて、圧
電振動子を印字信号に一致させて伸縮させて圧力発生室
を伸縮、膨張させることにより圧力発生室へのインクの
吸引、インク滴吐出の動作を連続的に実行する。このよ
うな圧電振動子を使用したインクジェット式記録ヘッド
は、電極と圧電振動材料を積層して構成された縦振動モ
ードの圧電振動子を使用することにより、圧電振動子と
振動板との当接面積を極めて小さくできて、１８０ＤＰ
Ｉ以上の解像度を備えた記録ヘッドの実現が可能となっ
た。
【０００３】このような高い解像度の記録ヘッドには、
例えば、長さ５ミリ、幅７０μｍ、厚さ０．５ｍｍ程度
の圧電振動子をピッチ０．１４ミリメートルで圧電振動
子支持板に配置してなる圧電振動子ユニットが組み込ま
れている。
例えば、長さ５ミリ、幅７０μｍ、厚さ０．５ｍｍ程度
の圧電振動子をピッチ０．１４ミリメートルで圧電振動
子支持板に配置してなる圧電振動子ユニットが組み込ま
れている。
【０００４】この圧電振動子ユニットは、圧電材料、電
極材料を交互に複数積層して焼結により形成された圧電
振動板を、一方の表面に電極を形成し、その一端を基台
に片持梁状に固定して所定のピッチ、例えば０．１４ｍ
ｍでダイシングソウやワイヤソーなどにより短冊状に切
分けることにより製作されている。
極材料を交互に複数積層して焼結により形成された圧電
振動板を、一方の表面に電極を形成し、その一端を基台
に片持梁状に固定して所定のピッチ、例えば０．１４ｍ
ｍでダイシングソウやワイヤソーなどにより短冊状に切
分けることにより製作されている。
【０００５】この切断の際、基台に形成された電極を各
圧電振動子毎に独立させて形成するため、その切断深さ
は少なくとも圧電振動子支持板に到達させる必要があ
る。このため、圧電振動子支持板には切削性の優れた材
料、例えばガラスや圧電材料を用い、圧電振動板の切断
時における切断抵抗の急激な変動を防止して、圧電振動
子の折損防止対策が採られている。
圧電振動子毎に独立させて形成するため、その切断深さ
は少なくとも圧電振動子支持板に到達させる必要があ
る。このため、圧電振動子支持板には切削性の優れた材
料、例えばガラスや圧電材料を用い、圧電振動板の切断
時における切断抵抗の急激な変動を防止して、圧電振動
子の折損防止対策が採られている。
【０００６】このような方法によれば、切断具のぶれを
防止できて、振動子ユニットの製造歩留まりを向上する
ことができる反面、切削性に優れた材料は剛性が低いた
め、インク滴を噴射するために駆動信号が印加された圧
電振動子の反力を受けた場合に歪み易く、近傍に配置さ
れた圧電振動子までも軸方向に変位させることになっ
て、インクミストを発生させたり、またクロストークを
生じるという問題がある。
防止できて、振動子ユニットの製造歩留まりを向上する
ことができる反面、切削性に優れた材料は剛性が低いた
め、インク滴を噴射するために駆動信号が印加された圧
電振動子の反力を受けた場合に歪み易く、近傍に配置さ
れた圧電振動子までも軸方向に変位させることになっ
て、インクミストを発生させたり、またクロストークを
生じるという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題に鑑みてなされたものであって、その目的とするとこ
ろは、圧電振動子への切分け作業を阻害することなく、
クロストークやインクミストの発生を確実に防止するこ
とができるインクジェット式記録ヘッドを提供すること
である。
題に鑑みてなされたものであって、その目的とするとこ
ろは、圧電振動子への切分け作業を阻害することなく、
クロストークやインクミストの発生を確実に防止するこ
とができるインクジェット式記録ヘッドを提供すること
である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては、ノズル開口、圧力発生室、
インク供給口、及びリザーバが形成されたインク流路形
成部材の、前記圧力発生室を縦振動モードの圧電振動子
により膨張、収縮させてインク滴を吐出させるインクジ
ェット記録ヘッドにおいて、前記圧電振動子を、快削性
を有する圧電振動子支持板に一定ピッチで列状に配置固
定され、また前記圧電振動子支持板は、前記支持板より
も剛性が大きな材料で構成された基台に固定してユニッ
トに纏めるようにした。
るために本発明においては、ノズル開口、圧力発生室、
インク供給口、及びリザーバが形成されたインク流路形
成部材の、前記圧力発生室を縦振動モードの圧電振動子
により膨張、収縮させてインク滴を吐出させるインクジ
ェット記録ヘッドにおいて、前記圧電振動子を、快削性
を有する圧電振動子支持板に一定ピッチで列状に配置固
定され、また前記圧電振動子支持板は、前記支持板より
も剛性が大きな材料で構成された基台に固定してユニッ
トに纏めるようにした。
【０００９】
【作用】製作時には切断具の切り込み深さを快削性の材
料の範囲内に留め、またインク吐出により圧電振動子支
持板が反力受けた場合には、支持板よりも剛性が大きな
基台がこの反力を受け止め、隣接する圧電振動子の変位
を抑制する。
料の範囲内に留め、またインク吐出により圧電振動子支
持板が反力受けた場合には、支持板よりも剛性が大きな
基台がこの反力を受け止め、隣接する圧電振動子の変位
を抑制する。
【００１０】
【実施例】そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例
に基づいて説明する。図１は、本発明のインクジェット
式記録ヘッドの一実施例の概要を示すものであって、図
中符号１はノズルプレートで、所定のピッチ、例えば１
８０ＤＰＩとなるようにノズル開口２、２、２‥‥が穿
設されている。
に基づいて説明する。図１は、本発明のインクジェット
式記録ヘッドの一実施例の概要を示すものであって、図
中符号１はノズルプレートで、所定のピッチ、例えば１
８０ＤＰＩとなるようにノズル開口２、２、２‥‥が穿
設されている。
【００１１】４は、前述のノズルプレート１と振動板５
との間に挟まれるスペーサで、ノズル開口に連通するよ
うに圧力発生室、リザーバ、これらを接続するインク供
給口を区画するための通孔が形成されており、これら３
者を一体に接着してインク流路形成部材６が構成され
る。
との間に挟まれるスペーサで、ノズル開口に連通するよ
うに圧力発生室、リザーバ、これらを接続するインク供
給口を区画するための通孔が形成されており、これら３
者を一体に接着してインク流路形成部材６が構成され
る。
【００１２】７、７、７‥‥は、圧電振動子ユニット
で、外ケース８の振動子ユニット収容孔９、９、９‥‥
に、自由端が流路形成部材６の振動板５に当接するよう
に挿入されて、枠体１０により一体に纏められ、インク
ジェット式記録ヘッドに構成されている。
で、外ケース８の振動子ユニット収容孔９、９、９‥‥
に、自由端が流路形成部材６の振動板５に当接するよう
に挿入されて、枠体１０により一体に纏められ、インク
ジェット式記録ヘッドに構成されている。
【００１３】図２は、本発明が特徴とする圧電振動子ユ
ニットの一実施例を示すものであって、図中符号２０
は、圧電振動子で、圧電材料層２２と電極層２３、２４
とを交互に複数積層して、その先端側だけが伸縮する活
性領域ＬAと、振動に寄与しない不活性領域ＬBとが形成
されている。
ニットの一実施例を示すものであって、図中符号２０
は、圧電振動子で、圧電材料層２２と電極層２３、２４
とを交互に複数積層して、その先端側だけが伸縮する活
性領域ＬAと、振動に寄与しない不活性領域ＬBとが形成
されている。
【００１４】２５は、振動子支持板で、これの表面に形
成された薄膜電極層２６を介して接着剤により圧電振動
子２０、２０、２０‥‥の不活性領域ＬBが固定されて
いる。このように接着剤により圧電振動子と固定された
振動子支持板２６は、圧電振動板を切分ける際に、圧電
振動子２０、２０、２０‥‥と同一のピッチで電極層２
６を貫通して振動子支持板２５に至る深さのスリット２
７、２７、２７‥‥が形成され、電極層２６が駆動電極
２８、２８、２８‥‥と、共通電極２９、２９とに分割
される。
成された薄膜電極層２６を介して接着剤により圧電振動
子２０、２０、２０‥‥の不活性領域ＬBが固定されて
いる。このように接着剤により圧電振動子と固定された
振動子支持板２６は、圧電振動板を切分ける際に、圧電
振動子２０、２０、２０‥‥と同一のピッチで電極層２
６を貫通して振動子支持板２５に至る深さのスリット２
７、２７、２７‥‥が形成され、電極層２６が駆動電極
２８、２８、２８‥‥と、共通電極２９、２９とに分割
される。
【００１５】３０は、振動子支持板２５の他方の面に接
着剤により固定された基台で、振動子２０、２０、２０
‥‥の先端側が振動子支持板２５よりΔＬだけ突出する
ようにその長さが選択されている。３１は、共通電極接
合部材で、圧電振動子２０、２０、２０‥‥の表面に形
成された電極とそれぞれ並列に接続され、その端部が振
動子支持板２５の共通電極２９、２９に接続されてい
る。
着剤により固定された基台で、振動子２０、２０、２０
‥‥の先端側が振動子支持板２５よりΔＬだけ突出する
ようにその長さが選択されている。３１は、共通電極接
合部材で、圧電振動子２０、２０、２０‥‥の表面に形
成された電極とそれぞれ並列に接続され、その端部が振
動子支持板２５の共通電極２９、２９に接続されてい
る。
【００１６】このような電極構造を採ることにより、共
通電極２９と、駆動電極２８、２８、２８‥‥とに駆動
信号を印加すると、選択された圧電振動子２０だけが伸
縮し、圧力発生室を収縮、膨張させることになる。
通電極２９と、駆動電極２８、２８、２８‥‥とに駆動
信号を印加すると、選択された圧電振動子２０だけが伸
縮し、圧力発生室を収縮、膨張させることになる。
【００１７】図３は、圧電振動板の製造方法の一実施例
を示すものであって、基盤３３の表面に圧電振動材料を
粘土状にした、いわゆるグリーンシート３４を固定し
（ａ）、これの表面に一方の極となる電極層３５を形成
する（ｂ）。ついで電極層３５とグリーンシート３４と
の段差３６を埋めるようにしてグリーンシート３７を積
層し、これの表面に他方の極となる電極層３８を形成す
る（ｃ）。以下、このような工程を必要な層数となるま
で繰返す。
を示すものであって、基盤３３の表面に圧電振動材料を
粘土状にした、いわゆるグリーンシート３４を固定し
（ａ）、これの表面に一方の極となる電極層３５を形成
する（ｂ）。ついで電極層３５とグリーンシート３４と
の段差３６を埋めるようにしてグリーンシート３７を積
層し、これの表面に他方の極となる電極層３８を形成す
る（ｃ）。以下、このような工程を必要な層数となるま
で繰返す。
【００１８】グリーンシート３４、３７を所定の乾燥度
まで乾燥させた後、圧力を加えながら焼成することによ
り所定厚、所定層数の圧電振動板を得ることができる。
まで乾燥させた後、圧力を加えながら焼成することによ
り所定厚、所定層数の圧電振動板を得ることができる。
【００１９】このように構成した圧電振動板４０の先端
面４０ａ、及び裏面に電極層４１を形成して電極層３５
を並列に接続し、また後端面４０ｂ、及び表面の不活性
領域Ｌｂとなる部分に電極層４２を形成して圧電振動子
４０の電極３８、３８、３８‥‥を並列に接続する（図
４（ａ））。
面４０ａ、及び裏面に電極層４１を形成して電極層３５
を並列に接続し、また後端面４０ｂ、及び表面の不活性
領域Ｌｂとなる部分に電極層４２を形成して圧電振動子
４０の電極３８、３８、３８‥‥を並列に接続する（図
４（ａ））。
【００２０】切分けられて駆動電極となる電極層４１
と、表面に電極層４３が形成された快削性材料、たとえ
ば圧電振動子と同様な圧電材料、ガラスなどで形成され
た振動子支持板４４に導電性接着剤により固定する
（ｂ）。そして振動子支持板４４の他方の面には、圧電
振動子支持板４４よりも剛性の高い材料、例えば炭素治
具鋼、不錆鋼や軟鉄、亜鉛ダイキャスト材、高剛性セラ
ミック材等により形成され、先端４５ａが圧電振動子支
持板４４の先端４４ａよりも圧電振動子４０の先端面４
０ａ側に突出する基台４５を接着剤により固定する
（ｃ）。なお、基台４５と圧電振動子支持板４４との接
合後に、圧電振動板４０を固定した方が、振動板４０を
保護する上からは好ましい。
と、表面に電極層４３が形成された快削性材料、たとえ
ば圧電振動子と同様な圧電材料、ガラスなどで形成され
た振動子支持板４４に導電性接着剤により固定する
（ｂ）。そして振動子支持板４４の他方の面には、圧電
振動子支持板４４よりも剛性の高い材料、例えば炭素治
具鋼、不錆鋼や軟鉄、亜鉛ダイキャスト材、高剛性セラ
ミック材等により形成され、先端４５ａが圧電振動子支
持板４４の先端４４ａよりも圧電振動子４０の先端面４
０ａ側に突出する基台４５を接着剤により固定する
（ｃ）。なお、基台４５と圧電振動子支持板４４との接
合後に、圧電振動板４０を固定した方が、振動板４０を
保護する上からは好ましい。
【００２１】この状態で、基台４５を、ダイシングソウ
やワイヤソウ等の切断装置のベッドに取り付けて、圧電
振動板４０の先端面４０ａから後端面４０ｂに向けて所
定のピッチ、例えば１４０μｍで切断を開始する。
やワイヤソウ等の切断装置のベッドに取り付けて、圧電
振動板４０の先端面４０ａから後端面４０ｂに向けて所
定のピッチ、例えば１４０μｍで切断を開始する。
【００２２】この切断の工程で、切削領域が振動子支持
板４４にまで進むと、刀具が振動子支持板４４に接触す
るが、振動子支持板４４は快削性材料により構成されて
いるため、刀具は圧電振動板４０だけを切断していた場
合と何等変りなくほぼ同一の負荷状態で切断動作を継続
する。このようにして圧電振動板４０の切断が終了した
後もさらに同一の高さを保って圧電振動子支持板４４の
他端まで切断作業を継続する。
板４４にまで進むと、刀具が振動子支持板４４に接触す
るが、振動子支持板４４は快削性材料により構成されて
いるため、刀具は圧電振動板４０だけを切断していた場
合と何等変りなくほぼ同一の負荷状態で切断動作を継続
する。このようにして圧電振動板４０の切断が終了した
後もさらに同一の高さを保って圧電振動子支持板４４の
他端まで切断作業を継続する。
【００２３】これにより、圧電振動板４０は、所定のサ
イズの圧電振動子４６に切分けられ、また電極層４３が
共通電極４７と、圧電振動子４６の駆動電極４８とにス
リット４９で分離される（ｄ）。
イズの圧電振動子４６に切分けられ、また電極層４３が
共通電極４７と、圧電振動子４６の駆動電極４８とにス
リット４９で分離される（ｄ）。
【００２４】このような切断作業を刀具もしくは基台４
５を所定ピッチずらせて所定回数実行すると、圧電振動
板４０が必要な本数の圧電振動子４６に分離され、また
電極層４３が圧電振動子４６、４６、４６‥‥に対応し
てスリット４９、４９、４９により分離される。この段
階で切分けられてしまった電極層４２の表面を共通電極
接合部材５０により接続して、その両端を圧電振動子支
持板４４の共通電極４７、４７に導電関係を維持させて
固定することにより、基台４５に固定された振動子ユニ
ット５１ができあがる。
５を所定ピッチずらせて所定回数実行すると、圧電振動
板４０が必要な本数の圧電振動子４６に分離され、また
電極層４３が圧電振動子４６、４６、４６‥‥に対応し
てスリット４９、４９、４９により分離される。この段
階で切分けられてしまった電極層４２の表面を共通電極
接合部材５０により接続して、その両端を圧電振動子支
持板４４の共通電極４７、４７に導電関係を維持させて
固定することにより、基台４５に固定された振動子ユニ
ット５１ができあがる。
【００２５】このように構成された振動子ユニットは、
図５に示したように一端にノズルプレート、スペーサ、
及び振動板からなるインク流路形成部材６が取り付けら
れた外ケース８の、振動子ユニット収容孔９に圧電振動
子ユニット５１を落とし込むと、図６に示したように圧
電振動子４６、４６、４６‥‥の先端が、振動板５の、
流路構成部材６に形成されている圧力発生室５２、５２
に対向する位置に当接する。
図５に示したように一端にノズルプレート、スペーサ、
及び振動板からなるインク流路形成部材６が取り付けら
れた外ケース８の、振動子ユニット収容孔９に圧電振動
子ユニット５１を落とし込むと、図６に示したように圧
電振動子４６、４６、４６‥‥の先端が、振動板５の、
流路構成部材６に形成されている圧力発生室５２、５２
に対向する位置に当接する。
【００２６】この状態で、共通電極４７と駆動電極４８
とに図７に示したような台形波の印字信号を印加する
と、その立ち上がりにより圧電振動子４６が縦方向に収
縮する。これにより圧力発生室５２が拡大してリザーバ
５３からインク供給口５４を経由してインクが流れ込
む。時間ａが経過した時点で、最大電圧、この実施例で
は３０Ｖを所定時間ｂの期間維持してメニスカスが所定
位置に到達した段階で、時間ｃで立ち下げると、圧電振
動子４６が伸長する。これにより圧力発生室５２が収縮
してインク滴がノズル開口２から吐出される。以下、こ
のような工程を繰返すことにより印字データに一致した
インク滴によるドットを形成することができる。
とに図７に示したような台形波の印字信号を印加する
と、その立ち上がりにより圧電振動子４６が縦方向に収
縮する。これにより圧力発生室５２が拡大してリザーバ
５３からインク供給口５４を経由してインクが流れ込
む。時間ａが経過した時点で、最大電圧、この実施例で
は３０Ｖを所定時間ｂの期間維持してメニスカスが所定
位置に到達した段階で、時間ｃで立ち下げると、圧電振
動子４６が伸長する。これにより圧力発生室５２が収縮
してインク滴がノズル開口２から吐出される。以下、こ
のような工程を繰返すことにより印字データに一致した
インク滴によるドットを形成することができる。
【００２７】ところで、圧電振動子４６は、その伸長、
収縮、とくにインク滴を吐出するために圧電振動子４６
が伸長した場合には、圧力発生室５２の負荷により大き
な反力を受けることになる。しかしながら、振動子支持
板４４に剛性の高い材料からなる基台４５を固定するこ
と、さらには基台４５の先端４５ａが振動子支持板４４
の先端４４ａよりもΔＬ突出させていることにより、圧
力発生室５２の負荷による大きな反力に十分に抗するこ
とができる。
収縮、とくにインク滴を吐出するために圧電振動子４６
が伸長した場合には、圧力発生室５２の負荷により大き
な反力を受けることになる。しかしながら、振動子支持
板４４に剛性の高い材料からなる基台４５を固定するこ
と、さらには基台４５の先端４５ａが振動子支持板４４
の先端４４ａよりもΔＬ突出させていることにより、圧
力発生室５２の負荷による大きな反力に十分に抗するこ
とができる。
【００２８】すなわち、図８（イ）に示したように圧電
振動子支持板４４の中心に配置されている圧電振動子４
６ー１を除く圧電振動子４６−２、４６−２、４６−２
‥‥の全てに３０ボルトの駆動信号を印加して１．７５
μｍ変位させてインク滴を噴射させると、これら振動子
４６−２、４６−２、４６−２‥‥が振動子支持板４４
を伝搬して駆動信号が印加されなかった圧電振動子４６
ー１に及ぼす変位量ΔＲ１を変位計により測定したとこ
ろ、０．３μｍ程度であった。これに対して図８（ロ）
に示したように剛性の高い材料からなる基台４５を貼着
することなく、圧電振動子支持板４４だけで支持して外
ケース８に組み込んだ場合の変位量ΔＲ２は０．４５μ
ｍとなり、本発明の場合の１．５倍以上となった。
振動子支持板４４の中心に配置されている圧電振動子４
６ー１を除く圧電振動子４６−２、４６−２、４６−２
‥‥の全てに３０ボルトの駆動信号を印加して１．７５
μｍ変位させてインク滴を噴射させると、これら振動子
４６−２、４６−２、４６−２‥‥が振動子支持板４４
を伝搬して駆動信号が印加されなかった圧電振動子４６
ー１に及ぼす変位量ΔＲ１を変位計により測定したとこ
ろ、０．３μｍ程度であった。これに対して図８（ロ）
に示したように剛性の高い材料からなる基台４５を貼着
することなく、圧電振動子支持板４４だけで支持して外
ケース８に組み込んだ場合の変位量ΔＲ２は０．４５μ
ｍとなり、本発明の場合の１．５倍以上となった。
【００２９】また、一定厚さ、例えば１．５ｍｍの不錆
鋼からなる基台４５を使用し、図９に示したように基台
４５の先端面４５ａを、圧電振動子支持板４４の先端面
４４ａに一致させたものから、先端面４５ａを圧電振動
子支持板４４の先端面４４ａから突出させたものまで、
その突出量ΔＬを変えて、この突出量ΔＬと、圧電振動
子支持板４４の中心に配置されている圧電振動子４６ー
１を除く全ての圧電振動子４６−２、４６−２、４６−
２‥‥に３０ボルトの駆動信号を印加して１．７５μｍ
変位させた場合、駆動信号が印加されなかった圧電振動
子４６ー１の変位量ΔＲ１との関係を調査したところ図
１０に示したように、突出量ΔＬが大きくなるにつれ
て、変位量ΔＲ１が小さくなるものの、２ミリ以上では
ほぼ一定となった。
鋼からなる基台４５を使用し、図９に示したように基台
４５の先端面４５ａを、圧電振動子支持板４４の先端面
４４ａに一致させたものから、先端面４５ａを圧電振動
子支持板４４の先端面４４ａから突出させたものまで、
その突出量ΔＬを変えて、この突出量ΔＬと、圧電振動
子支持板４４の中心に配置されている圧電振動子４６ー
１を除く全ての圧電振動子４６−２、４６−２、４６−
２‥‥に３０ボルトの駆動信号を印加して１．７５μｍ
変位させた場合、駆動信号が印加されなかった圧電振動
子４６ー１の変位量ΔＲ１との関係を調査したところ図
１０に示したように、突出量ΔＬが大きくなるにつれ
て、変位量ΔＲ１が小さくなるものの、２ミリ以上では
ほぼ一定となった。
【００３０】さらに、基台４５の圧電振動子支持板の先
端からの突出量ΔＬを一定量、例えば３．９ｍｍに維持
する一方、基台４５の厚さを変えて、前述と同様に駆動
信号が印加されなかった圧電振動子４６−１の変位量Δ
Ｒ１を調査したところ、図１１に示したように基台４５
が厚くなるほど変位量ΔＬが小さくなるものの、厚みが
１．５ミリ以上ではほぼ一定となった。
端からの突出量ΔＬを一定量、例えば３．９ｍｍに維持
する一方、基台４５の厚さを変えて、前述と同様に駆動
信号が印加されなかった圧電振動子４６−１の変位量Δ
Ｒ１を調査したところ、図１１に示したように基台４５
が厚くなるほど変位量ΔＬが小さくなるものの、厚みが
１．５ミリ以上ではほぼ一定となった。
【００３１】これらのことから、剛性の高い材料で作成
した基台４５を設けることがクロストークやインクミス
ト発生の防止には極めて有効な手段であり、また基台４
５の先端を圧電振動子支持板４４から突出させること
や、また厚みを大きくすることがより一層、有効である
ことが判った。さらには、振動子支持板４４の厚みを、
圧電振動子の配列ピッチ程度、例えば０．１５ｍｍ程度
まで薄くすると、圧電振動板の圧電振動子への切分け作
業に支障を来すことなく、前述の変位量ΔＲ１をさらに
一層抑制することができる。
した基台４５を設けることがクロストークやインクミス
ト発生の防止には極めて有効な手段であり、また基台４
５の先端を圧電振動子支持板４４から突出させること
や、また厚みを大きくすることがより一層、有効である
ことが判った。さらには、振動子支持板４４の厚みを、
圧電振動子の配列ピッチ程度、例えば０．１５ｍｍ程度
まで薄くすると、圧電振動板の圧電振動子への切分け作
業に支障を来すことなく、前述の変位量ΔＲ１をさらに
一層抑制することができる。
【００３２】図１２は、振動子ユニットの第２実施例を
示すものであって、図中符号６０は、圧電振動子支持板
で、この実施例では快削性のセラミック基板からなり、
その中央部を切り欠いて凹部６０ａを両側に突起６０
ｂ、６０ｃを設け、一方の突起６０ｃには位置決め用の
凹部６０ｄを形成して構成されており、表面に前述と同
様に圧電振動板を切分けて構成された圧電振動子６１、
６１、６１‥‥が一定ピッチで固定されている。
示すものであって、図中符号６０は、圧電振動子支持板
で、この実施例では快削性のセラミック基板からなり、
その中央部を切り欠いて凹部６０ａを両側に突起６０
ｂ、６０ｃを設け、一方の突起６０ｃには位置決め用の
凹部６０ｄを形成して構成されており、表面に前述と同
様に圧電振動板を切分けて構成された圧電振動子６１、
６１、６１‥‥が一定ピッチで固定されている。
【００３３】６２は基台で、圧電振動子６１、６１、６
１‥‥と対向する部分は、その先端面６２ａが、圧電振
動子支持板６０の先端面６０ｅよりも圧電振動子６１側
に突出し、しかも中央部にはさらに先端に突出する第２
の突出部６２ｂが形成され、圧電振動子支持板６０に接
着されている。
１‥‥と対向する部分は、その先端面６２ａが、圧電振
動子支持板６０の先端面６０ｅよりも圧電振動子６１側
に突出し、しかも中央部にはさらに先端に突出する第２
の突出部６２ｂが形成され、圧電振動子支持板６０に接
着されている。
【００３４】この実施例によれば、圧電振動子６１、６
１、６１‥‥の先端位置と、圧電振動子支持板６０との
相対位置を所定の位置関係に設定しておくことにより、
振動子ユニット６５を前述の外ケース８の振動子ユニッ
ト収容孔９に落とし込むだけで、圧電振動子支持板６０
の凹部６０ｄがケース８の図示しない突起により位置決
めされ、各圧電振動子６１の先端が圧力発生室５２に所
定の精度で当接することになる。
１、６１‥‥の先端位置と、圧電振動子支持板６０との
相対位置を所定の位置関係に設定しておくことにより、
振動子ユニット６５を前述の外ケース８の振動子ユニッ
ト収容孔９に落とし込むだけで、圧電振動子支持板６０
の凹部６０ｄがケース８の図示しない突起により位置決
めされ、各圧電振動子６１の先端が圧力発生室５２に所
定の精度で当接することになる。
【００３５】そして、剛性の高い材料からなる基台６２
が、少なくとも圧電振動子６１、６１‥‥に対向する領
域では圧電振動子支持板６０よりも圧電振動子６１側に
突出しているため、インク吐出による反力に抗すること
ができ、さらに基台６５に第２の突出部６２ｂが形成さ
れているので、ここが選択的に補強され、軽量化を図り
つつインクミストやクロストークの発生を一層、確実に
防止することができる。
が、少なくとも圧電振動子６１、６１‥‥に対向する領
域では圧電振動子支持板６０よりも圧電振動子６１側に
突出しているため、インク吐出による反力に抗すること
ができ、さらに基台６５に第２の突出部６２ｂが形成さ
れているので、ここが選択的に補強され、軽量化を図り
つつインクミストやクロストークの発生を一層、確実に
防止することができる。
【００３６】図１３は、本発明に使用するインクジェッ
ト記録ヘッドの圧電振動子ユニットの第３実施例を示す
ものであって、図中符号７０は、圧電振動子支持板で、
快削性を有する材料により比較的厚めに形成されてお
り、その表面に圧電振動板を接着されて、前述と同様に
切分けられた圧電振動子７１、７１、７１‥‥が設けら
れている。
ト記録ヘッドの圧電振動子ユニットの第３実施例を示す
ものであって、図中符号７０は、圧電振動子支持板で、
快削性を有する材料により比較的厚めに形成されてお
り、その表面に圧電振動板を接着されて、前述と同様に
切分けられた圧電振動子７１、７１、７１‥‥が設けら
れている。
【００３７】７２は、前述の基台で、この実施例におい
ては、圧電振動子との間に一定の空間ΔＧを形成できる
厚みの剛性の高い材料で構成されていて、圧電振動子支
持板７０の先端面に接着剤により固定されている。な
お、図中符号７３は接合電極部材を示す。
ては、圧電振動子との間に一定の空間ΔＧを形成できる
厚みの剛性の高い材料で構成されていて、圧電振動子支
持板７０の先端面に接着剤により固定されている。な
お、図中符号７３は接合電極部材を示す。
【００３８】この実施例において、インク滴吐出の際に
圧力発生室からの反力を受けた圧電振動子７１を支持し
ている領域の圧電振動子支持板７０が変位しようとする
が、基台７２の剛性により歪みが最小限に抑えられ、駆
動信号が印加されていないノズル開口からのインクミス
トやクロストークが防止されることになる。
圧力発生室からの反力を受けた圧電振動子７１を支持し
ている領域の圧電振動子支持板７０が変位しようとする
が、基台７２の剛性により歪みが最小限に抑えられ、駆
動信号が印加されていないノズル開口からのインクミス
トやクロストークが防止されることになる。
【００３９】この実施例によれば、比較的密度の大きな
材料で構成される基台７２のサイズを、圧電振動子支持
板７０の歪みを防止できる程度の最小限の大きさにする
ことができ、軽量化を図ることができる。
材料で構成される基台７２のサイズを、圧電振動子支持
板７０の歪みを防止できる程度の最小限の大きさにする
ことができ、軽量化を図ることができる。
【００４０】また、この実施例においては圧電振動子支
持板７０を、切削に適した十分な厚さに構成しても、基
台７２と圧電振動子７１との空間ΔＧを最小限に設定で
きて、インクミストやクロストークの発生を防止するこ
とができる。
持板７０を、切削に適した十分な厚さに構成しても、基
台７２と圧電振動子７１との空間ΔＧを最小限に設定で
きて、インクミストやクロストークの発生を防止するこ
とができる。
【００４１】なお、上述の実施例においては圧電振動子
７１、７１を圧電振動子支持板７０だけで支持するよう
にしているが、図１４に示したように後方側に圧電振動
子７１、７１、７１‥‥との空間ΔＧを確保できる程度
の段差部８０ａを備えた基台８０を用い、段差部８０ａ
の垂直壁８０ｂに圧電振動子支持板７０の前面を当接さ
せて接着固定することもできる。
７１、７１を圧電振動子支持板７０だけで支持するよう
にしているが、図１４に示したように後方側に圧電振動
子７１、７１、７１‥‥との空間ΔＧを確保できる程度
の段差部８０ａを備えた基台８０を用い、段差部８０ａ
の垂直壁８０ｂに圧電振動子支持板７０の前面を当接さ
せて接着固定することもできる。
【００４２】また、上述の実施例においては圧電振動板
と圧電振動子支持板とを別部材として構成していたが、
図１５に示したように、電極を含まない、もしくは一方
の極だけを含み、焼成後に圧電振動子支持板として最適
な厚みとなるように、圧電材料のグリーンシート９０、
９０‥‥を必要な層数だけ基盤９１に積層し（イ）、こ
れの表面に前述の図３に示したのと同様の圧電振動板製
造工程（同図（ロ））を繰返して圧電振動板９２を形成
するようにしてもよい。なお、図中符号９３は、焼成完
了まで段差を埋めるための台を示す。
と圧電振動子支持板とを別部材として構成していたが、
図１５に示したように、電極を含まない、もしくは一方
の極だけを含み、焼成後に圧電振動子支持板として最適
な厚みとなるように、圧電材料のグリーンシート９０、
９０‥‥を必要な層数だけ基盤９１に積層し（イ）、こ
れの表面に前述の図３に示したのと同様の圧電振動板製
造工程（同図（ロ））を繰返して圧電振動板９２を形成
するようにしてもよい。なお、図中符号９３は、焼成完
了まで段差を埋めるための台を示す。
【００４３】この実施例によれば、圧電振動板と圧電振
動子支持板との接着作業を不要となるばかりでなく、接
着剤層が無い分、剛性を高めることができる。
動子支持板との接着作業を不要となるばかりでなく、接
着剤層が無い分、剛性を高めることができる。
【００４４】上述の実施例においてはノズルプレート、
スペーサ、及び振動板を積層したいわゆるフェースイジ
ェクトタイプの記録ヘッドに例を採って説明したが、基
板、スペーサ、及び振動板を積層するとともに圧力発生
室の長さ方向の端面にノズル開口を穿設した、いわゆる
エッジイジェクトタイプの記録ヘッドを構成するスペー
サに適用しても同様の作用を奏することは明らかであ
る。
スペーサ、及び振動板を積層したいわゆるフェースイジ
ェクトタイプの記録ヘッドに例を採って説明したが、基
板、スペーサ、及び振動板を積層するとともに圧力発生
室の長さ方向の端面にノズル開口を穿設した、いわゆる
エッジイジェクトタイプの記録ヘッドを構成するスペー
サに適用しても同様の作用を奏することは明らかであ
る。
【００４５】
【発明の効果】以上、説明したように本発明において
は、ノズル開口、圧力発生室、インク供給口、及びリザ
ーバが形成されたインク流路形成部材の、圧力発生室を
縦振動モードの圧電振動子により膨張、収縮させてイン
ク滴を吐出させるインクジェット記録ヘッドにおいて、
圧電振動子を快削性を有する圧電振動子支持板に一定ピ
ッチで列状に配置固定し、また圧電振動子支持板をこれ
よりも剛性が大きな材料で構成された基台に固定してユ
ニットに纏めたので、切削性を阻害することなく、イン
ク吐出により圧電振動子支持板が反力受けても、支持板
よりも剛性が大きな基台がこの反力に抗するため、隣接
する圧電振動子の変位をインクミストやクロストークが
生じない程度に抑制することができるばかりでなく、外
ケースを剛性の弱い高分子材料で形成できて記録ヘッド
全体として軽量化を図ることもできる。
は、ノズル開口、圧力発生室、インク供給口、及びリザ
ーバが形成されたインク流路形成部材の、圧力発生室を
縦振動モードの圧電振動子により膨張、収縮させてイン
ク滴を吐出させるインクジェット記録ヘッドにおいて、
圧電振動子を快削性を有する圧電振動子支持板に一定ピ
ッチで列状に配置固定し、また圧電振動子支持板をこれ
よりも剛性が大きな材料で構成された基台に固定してユ
ニットに纏めたので、切削性を阻害することなく、イン
ク吐出により圧電振動子支持板が反力受けても、支持板
よりも剛性が大きな基台がこの反力に抗するため、隣接
する圧電振動子の変位をインクミストやクロストークが
生じない程度に抑制することができるばかりでなく、外
ケースを剛性の弱い高分子材料で形成できて記録ヘッド
全体として軽量化を図ることもできる。
【図１】本発明のインクジェット式記録ヘッドの一実施
例を示す分解斜視図である。
例を示す分解斜視図である。
【図２】圧電振動子ユニットの一実施例を示す斜視図で
ある。
ある。
【図３】図（ａ）乃至（ｃ）は、それぞれ圧電振動板の
製作工程を示す図である。
製作工程を示す図である。
【図４】図（ａ）乃至（ｅ）は、それぞれ振動子ユニッ
トの製造工程を示す図である。
トの製造工程を示す図である。
【図５】記録ヘッドを構成する外ケースに圧電振動子ユ
ニットを組み込み工程を示す図である。
ニットを組み込み工程を示す図である。
【図６】本発明の記録ヘッドの一実施例を示す断面図で
ある。
ある。
【図７】圧電振動子駆動信号の一例を示す線図である。
【図８】図（イ）、（ロ）は、それぞれ本発明の圧電振
動子ユニットと、従来のものとにおける、非駆動圧電振
動子の変位量を示す説明図である。
動子ユニットと、従来のものとにおける、非駆動圧電振
動子の変位量を示す説明図である。
【図９】本発明に使用する圧電振動子ユニットの他の実
施例を示す斜視図である。
施例を示す斜視図である。
【図１０】基台の突出量と非駆動圧電振動子の変位量と
の関係を示す線図である。
の関係を示す線図である。
【図１１】基台の厚さと非駆動圧電振動子の変位量との
関係を示す線図である。
関係を示す線図である。
【図１２】図（イ）、（ロ）は、それぞれ本発明の記録
ヘッドに用いる圧電振動子ユニットの他の実施例を示す
側面図と正面図である。
ヘッドに用いる圧電振動子ユニットの他の実施例を示す
側面図と正面図である。
【図１３】本発明の圧電振動子ユニットの他の実施例を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図１４】本発明の圧電振動子ユニットの他の実施例を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図１５】図（イ）、（ロ）は、それぞれ圧電振動板
と、圧電振動子支持板との他の実施例を、その製造工程
でもって示す図である。
と、圧電振動子支持板との他の実施例を、その製造工程
でもって示す図である。
１ ノズルプレート ２ ノズル開口 ６ インク流路構成部材 ７ 圧電振動子ユニット ８ 外ケース ９ 圧電振動子ユニット収容孔 １０ 基台 ２０ 圧電振動子 ２５ 圧電振動子支持板 ２７ スリット
Claims (8)
- 【請求項１】 ノズル開口、圧力発生室、インク供給
口、及びリザーバが形成されたインク流路形成部材の、
前記圧力発生室を縦振動モードの圧電振動子により膨
張、収縮させてインク滴を吐出させるインクジェット記
録ヘッドにおいて、 前記圧電振動子を、快削性を有する圧電振動子支持板に
一定ピッチで列状に配置固定され、また前記圧電振動子
支持板は、前記支持板よりも剛性が大きな材料で構成さ
れた基台に固定してユニットに纏められているインクジ
ェット式記録ヘッド。 - 【請求項２】 前記基台は、前記圧電振動子の先端側が
前記圧電振動子支持板よりも突出している請求項１のイ
ンクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項３】 前記基台は、前記圧電振動子の列の中央
部領域を突出させて構成されている請求項１のインクジ
ェット式記録ヘッド。 - 【請求項４】 前記基台は、前記支持板の先端側に固定
されている請求項１のインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項５】 前記基台は、段差部を有しており、前記
支持板がその先端を前記段差部の壁面に当接させて固定
されている請求項１のインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項６】 前記支持板は、ガラス、圧電材料により
構成されている請求項１のインクジェット式記録ヘッ
ド。 - 【請求項７】 前記支持板は、圧電振動子と一体に焼成
されている請求項１のインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項８】 前記基台は、炭素治具鋼、不錆鋼、軟
鉄、亜鉛ダイキャスト材により構成されている請求項１
のインクジェット式記録ヘッド。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06120579A JP3109017B2 (ja) | 1993-05-12 | 1994-05-09 | インクジェット式記録ヘッド |
| US08/241,974 US5548314A (en) | 1993-05-12 | 1994-05-12 | Ink jet recording head |
| SG1996002763A SG46315A1 (en) | 1993-05-12 | 1994-05-13 | Ink jet recording head |
| DE69422090T DE69422090T3 (de) | 1993-05-12 | 1994-05-13 | Tintenstrahlaufzeichnungskopf |
| EP94107492A EP0630748B2 (en) | 1993-05-12 | 1994-05-13 | Ink jet recording head |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-110343 | 1993-05-12 | ||
| JP5-110342 | 1993-05-12 | ||
| JP11034393 | 1993-05-12 | ||
| JP11034293 | 1993-05-12 | ||
| JP06120579A JP3109017B2 (ja) | 1993-05-12 | 1994-05-09 | インクジェット式記録ヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07132597A true JPH07132597A (ja) | 1995-05-23 |
| JP3109017B2 JP3109017B2 (ja) | 2000-11-13 |
Family
ID=27311709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06120579A Expired - Fee Related JP3109017B2 (ja) | 1993-05-12 | 1994-05-09 | インクジェット式記録ヘッド |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5548314A (ja) |
| EP (1) | EP0630748B2 (ja) |
| JP (1) | JP3109017B2 (ja) |
| DE (1) | DE69422090T3 (ja) |
| SG (1) | SG46315A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7288874B2 (en) | 2002-10-03 | 2007-10-30 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric actuator unit, manufacturing method thereof, piezoelectric structural body, and liquid ejecting apparatus using the same |
| JP2007320187A (ja) * | 2006-06-01 | 2007-12-13 | Toshiba Tec Corp | インクジェットヘッドの製造方法およびインクジェットヘッド |
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| JPH08192513A (ja) * | 1995-01-18 | 1996-07-30 | Fujitsu Ltd | 圧電式インクジェットプリンタヘッド |
| JPH08279631A (ja) * | 1995-04-05 | 1996-10-22 | Brother Ind Ltd | 積層型圧電素子の製造方法 |
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