(57)【要約】【課題】本発明の課題は、インクジェットヘッドのノズルを高密度実装すると圧力室の間隔が狭くなり、それに対応した圧電素子の幅も狭くなる。個々の圧電素子の剛性が弱くなるという問題を解決することにある。【解決手段】圧電素子の変位を利用してノズルからインク滴を吐出させるインクジェットヘッドにおいて、一方の面に細長い梁部が梯子状に形成された押圧プレートを設け、上記梁部に圧電素子の自由端部を固着し、押圧プレートの他方の面に振動板を固着することにより、圧電素子の電位を上記梁部を介して振動板に伝達するようにした。【選択図】図１
2005212309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク滴を吐出する複数のノズル開口を有するノズルプレートと、前記ノズル開口に対応した圧力室を複数個配列した流路基板と、前記圧力室を封止するように形成した振動板を有するダイアフラムプレートと、前記圧力室に対向する位置に振動板を挟むように配置された圧電素子群とを有するインクジェットヘッド及びそれを用いた液滴吐出装置において、前記圧電素子群と前記ダイアフラムプレートとの間に押圧プレートを備え、該押圧プレートには細長い梁部が梯子状に形成され、押圧プレートの一方の面の各梁部に前記圧電素子群の各圧電素子が固着されると共に、前記押圧プレートの他方の面は前記ダイアフラムプレートの振動板に固着されてなることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
梯子状に形成された押圧プレートの梁部は、前記圧電素子の幅よりも狭く、該圧電素子の長手方向の長さよりも長いことを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記押圧プレートの梁部は、前記圧電素子が固着される中央部の梁部の幅よりも、その端部の幅が細くなっ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ヘッド。
【請求項４】
前記複数個の圧力室のうちの端部に位置する圧力室に対応する押圧プレートの梁部は、端部以外の場所に位置する圧力室に対応する梁部よりも細いことを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記押圧プレートの梁部の間隔は、前記圧力室のピッチ間隔の１／２であることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
前記押圧プレートの梁部の両端は、前記振動板に接触しないように圧電素子側に曲げら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ヘッド。
【請求項７】
前記押圧プレートの梁部をバルク状の圧電体に固着した後に、前記振動板に当接固着される以外の部分を削除し、櫛歯状に複数の圧電素子に分割した後に前記振動板に固着することを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項８】
前記流路基板を構成する部材と、前記押圧プレートとは同じ材料からなることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項９】
前記流路基板を構成する部材と、それを固定する前記高剛性部材と、前記押圧プレートとは、線膨張係数がほぼ同一の材料より構成されることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項１０】
前記押圧プレートの梁部は、複数の圧力室が列状に配列された列方向と直角方向に延在する第１の梁部材と、上記列方向に延在する第２の梁部材とから形成されることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項１１】
請求項１０において、第１の梁部材の幅は、第２の梁部材の幅より大きいことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の何れか１項記載のインクジェットヘッドを備えた液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子の変位を利用して複数のノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェットヘッドに係り、具体的には、ノズルの高密度実装に適した構造のインクジェットヘッド及びそれを用いた液滴吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のインクジェットヘッドの構造は、例えば特開昭６０−９０７７０号公報に記載されている。即ち上記公報の第１図に示されているように、圧電材料と電極材料を交互に積層して形成されたバルク材の一端を基台に固着し、他端を自由端とすると共に、前記バルク材を櫛状に分割してなる複数の圧電素子を有する圧電素子群を、前記圧力室に対向するように配置し、軸方向に伸縮する圧電素子の変位を利用し、その変位方向に前記振動板を変位させて、前記圧力室内のインクを加圧し、前記圧力室に連通するノズルからインク滴を吐出させるように構成されている。
【０００３】
図１４は上述のインクジェットヘッド記録ヘッドの断面図を示すもので、１１はノズルプレート、１２はチャンバプレート、１３はリストリクタプレート、１４はダイアフラムプレート、１６は高剛性部材、１９は圧電素子である。２は加圧室を示し、各加圧室２に対応するように圧電素子１９が振動板となるダイアフラムプレート１４に固着されている。
【０００４】
ここで圧電素子１９の幅をＷｐ、加圧室２の幅をＷｃとすると、Ｗｃ＞Ｗｐとなるように構成されている。この理由は、圧電素子１９の伸縮に伴って加圧室２の容積を容易に変化させるために、ダイアフラムプレート１４にある程度の柔らかさを持たせる必要があるからである。従ってインクジェットヘッドのノズルを高密度実装するためには加圧室２の幅を狭くすると共に、圧電素子１９の幅も狭くする必要がある。
【０００５】
圧電素子１９としては、バルク状に形成した部材にダイヤモンドソー等を用いて多数の溝を形成し、櫛状に構成したものが用いられるが、上記のように幅Ｗｐを小さくすると圧電素子１９の剛性が弱くなるという問題がある。従って加圧室２の幅Ｗｃに対し圧電素子１９の幅Ｗｐを極端に小さくすることはできない。
【０００６】
一方、ダイアフラムプレート１４を適正な振動板とするためにはこのプレート１４を非常に薄い板にして適正なコンプライアンスを得る必要があるが、薄板にする程微細なピンホールを発生し易くなり、インク漏れを引き起こす原因になる。また、薄板にすればするほど取り扱いも難しく、組立て作業に必要以上の時間を浪費してしまうという問題を生じる。
【０００７】
このような問題を解決するために、特許第３２５５１７８号公報には、ダイアフラムプレートとして圧力発生室を封止する弾性変形板と、圧電素子の列設方向の厚みよりも幅が小さく、また圧電素子の列設方向に直角な方向の幅よりも大きい島状部材との積層構造としたインクジェットヘッドが提案されている。このように構成すると、圧電素子を形成する際に、圧電素子間の溝間隔を加工上狭くすることが可能となり、圧電素子の幅を厚くすることができる。従って圧電素子の剛性を高めることができると共に、振動板として機能するダイアフラムプレートの領域を大きく取れるために、該プレートとして比較的厚手の板を使用することが可能となる。
【０００８】
しかしながらこの例では、島状部を形成するために、ニッケルの電鋳加工法で形成した５ミクロン以下の薄板に、感光性樹脂を被覆して積層した板をレーザ加工等により凸部を形成しているため、非常に高価な部品となってしまうという問題がある。
【０００９】
また、薄板ステンレス材とポリイミド材の薄板を積層圧着した板をウェットエッチすることにより、ステンレス部に同様の島状凸部を形成する方法もあるが、金属と樹脂のように線膨張係数が異なるものを使用する必要があり、またこれをヘッドとして組み立てる場合も他のプレート類の材質とは異なる材質のものを用いる必要を生じる。例えば、複数のノズル開口を有するオリフィスプレートはステンレス材、加圧室を構成するチャンバプレートはシリコンウェハーまたはステンレス材などが利用されているため、当然、線膨張係数も異なる。
【００１０】
ところでこれらの部材を組み立てる際には接着剤を用いることが多いが、接着剤の種類には、常温硬化性タイプや熱硬化性タイプのものがあり、上記の如く各部材の線膨張係数が異なる場合は、熱ひずみの影響を受けないようにするために、比較的低温で硬化するタイプ、例えば６０℃程度で硬化する熱硬化性接着剤が使用される。このような接着剤は低分子構造を持つ材料が使われるため、インクジェット用に開発されたインクに対し耐接液性に劣るものが多い。また、耐インク性を高めるために、例えば１５０℃以上で硬化するような接着剤を使用する場合、それに耐え得るプレート類を使用しても各部材の線膨張係数が異なるため、部材の位置ずれや常温に戻した時のひずみが発生し、特性を損なうという問題を生じる。
【００１１】
一方、特開２０００−９４６７６号公報には圧力発生室の配列ピッチに一致し、且つ圧力発生室の長手方向の両端部で弾性変形可能に薄肉部により厚肉部と連続し、更に断面形状が鋲型をなすアイランド部を電鋳により形成して、弾性変形可能な高分子膜に接着剤層を介して固定した構造のインクジェット記録ヘッドが開示されている。
【００１２】
この場合、電鋳層で形成された連続したアイランド部を、弾性変形可能な高分子膜に固定すると、異種材料で構成されているため、それらを接着剤で固着する場合、樹脂と金属では線膨張係数が異なるため、固着後の収縮応力により歪が発生する。更に、線膨張係数が異なるため、高温環境下、例えば高粘度のインクを吐出するためインクを加温して低粘度で使用できるようにするような用途には使用することができない。
【００１３】
【特許文献１】特開昭６０−９０７７０号公報
【００１４】
【特許文献２】特許第３２５５１７８号公報
【特許文献３】特開２０００−９４６７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の課題は、上述のような問題点を解決したインクジェットヘッドを提供することにある。具体的には、本発明は、ノズルを高密度実装する場合に、隣接する圧力室の間隔が狭くなり、それに対応した圧電素子の幅も狭くなることに伴い、個々の圧電素子の剛性が弱くなるという問題を解決したインクジェットヘッド及び液滴吐出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するために本発明は、インク滴を吐出する複数のノズル開口を有するノズルプレートと、前記ノズル開口に対応した圧力室を複数個配列した流路基板と、前記圧力室を封止するように形成した振動板を有するダイアフラムプレートと、前記圧力室に対向する位置に振動板を挟むように配置された圧電素子群とを有するインクジェットヘッド及びそれを用いた液滴吐出装置において、前記圧電素子群と前記ダイアフラムプレートとの間に押圧プレートを備え、該押圧プレートには細長い梁部を梯子状に形成し、押圧プレートの一方の面の各梁部に前記圧電素子群の各圧電素子を固着すると共に、前記押圧プレートの他方の面を前記ダイアフラムプレートの振動板に固着したことに一つの特徴がある。このように構成することにより、圧電素子の幅をそれほど狭くせずに、圧力室の間隔を狭くすることが可能になる。
【００１７】
本発明の他の特徴は、梯子状に形成された押圧プレートの梁部を、前記圧電素子の幅よりも狭く、該圧電素子の長手方向の長さよりも長く形成したことにある。
【００１８】
本発明の他の特徴は、前記押圧プレートの梁部を、前記圧電素子が固着される中央部の梁部の幅よりも、その端部の幅を細く形成したことにある。
【００１９】
本発明の他の特徴は、前記複数個の圧力室のうちの端部に位置する圧力室に対応する押圧プレートの梁部を、端部以外の場所に位置する圧力室に対応する梁部よりも細く形成したことにある。
【００２０】
本発明の他の特徴は、前記押圧プレートの梁部の間隔を、前記圧力室のピッチ間隔のほぼ１／２にしたことにある。
【００２１】
本発明の他の特徴は、前記押圧プレートの梁部の両端を、前記振動板に接触しないように圧電素子側に曲げたことにある。
【００２２】
本発明の他の特徴は、前記押圧プレートの梁部をバルク状の圧電体に固着した後に、前記振動板に当接固着される以外の部分を削除し、櫛歯状に複数の圧電素子に分割した後に前記振動板に固着したことにある。
【００２３】
本発明の他の特徴は、前記流路基板を構成する部材と、前記押圧プレートとを同じ材料により形成したことにある。
【００２４】
本発明の他の特徴は、前記流路基板を構成する部材と、それを固定する前記高剛性
部材と、前記押圧プレートを、線膨張係数がほぼ同一の材料より構成したことにある。
【００２５】
本発明の他の特徴は、前記押圧プレートの梁部を、複数の圧力室が列状に配列された列方向と直角方向に延在する第１の梁部材と、上記列方向に延在する第２の梁部材とから形成したことにあり、更には、第１の梁部材の幅を、第２の梁部材の幅より大きくしたことにある。
本発明の他の特徴は以下の説明により、一層明確に理解される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、ノズル実装密度の高密度化を図るにあたり、圧力室の上部を封止するダイアフラムプレートと圧電素子との間に押圧プレートを挟み、該押圧プレートを介して圧電素子の変位をダイアフラムプレートに伝達するようにしたので、圧電素子を直接ダイアフラムプレートに固着する時に比べ圧電素子の剛性を高めることができる。また、加工及び組立て時の信頼性を高めることができる。
【００２７】
更に、押圧プレートの梁部がほぼ圧力室の中心線の位置にあるので、前記圧電素子群が押圧プレートの各梁部に当接する際、多少の位置ズレがあっても、常に加圧室を封止している振動板のほぼ中心線上を変位させることができる。従って、ヘッドの各ノズルの液滴吐出特性を均一化することができる。
【実施例１】
【００２８】
以下本発明の実施例について説明する。図１は、本発明に係るインクジェット式記録ヘッドの一実施例を示す組立て斜視図、図２は、図１の部分断面図を示す。
【００２９】
同図においてインク流路基板１０は、複数のノズル開口１を有するノズルプレート１１と、ノズル開口１に連通する加圧室２を有するチャンバープレート１２と、共通のインク溜まり８から個々の加圧室２に連通する細長い流路であるリストリクタ３を有するリストリクタプレート１３と、前記共通のインク溜まり８の直下に位置するフィルター４を有し、振動板となるダイアフラムプレート１４とによって構成される。そして、前記インク流路基板１０と高剛性部材１６との間には、押圧プレート１５が配置され、該押圧プレート１５に圧電素子群１８の一端が当接される。
【００３０】
前記インク流路基板１０は、押圧プレート１５を介して、圧電素子群１８を包み込むように開口部６が設けられた高剛性部材１６に固着されている。ここで、上記各プレート１１〜１４及び高剛性部材１６は同一種の材料で構成されており、本実施例では圧電素子１９及びそれに接続されているケーブル２５、例えばＦＰＣケーブルを除いては、ステンレス材で構成されている。
【００３１】
本発明においては前記押圧プレート１５に、細長い梁部５が梯子状に形成されている。そして複数に分割された圧電素子１９の各自由端面が上記梁部５に当接するように、圧電素子１９と梁部５が一対一に対応するように配置されている。
【００３２】
上述のような形状の押圧プレート１５は、インク流路基板１０を構成する各プレート１１〜１４と同様にエッチング法やプレスによって製作することができ、材料も同じものを使用することができる。
【００３３】
次に図３を用いて本発明に係るインクジェットヘッドの動作について説明する。なお、動作原理の説明のため押圧プレート１５の図示を省いたが、実際には図２と同様に圧電素子１９とダイアフラムプレート１４との間に押圧プレート１５を備えている。
【００３４】
まずインクジェットヘッドへのインクの供給は次のようにして行われる。インクタンク（図示せず）から高剛性部材１６に配設されたインク導入用の供給路７を介して共通のインク溜まり８にインクが供給される。このインクはリストリクタ３を介してこれに連通する各圧力室２に供給される。図３−１は圧力室２にインク５０が充填された状態を示している。実際に充填する方法としては、インクタンクから圧力を加える加圧充填方法や、インクジェットヘッドのノズル開口１からインクを吸引する負圧吸引法が知られている。
【００３５】
図４はノズル開口１より液滴を吐出するために圧電素子１９に印加する駆動パルスの一例を示す。図のＶ１に示す電圧が圧電素子１９に印加されると、圧電素子１９は収縮する。従って図３−２に示すように加圧室２の容積が膨張するため、リストリクタ３を介して共通のインク溜まり８より加圧室２にインクが矢印Ａの方向に流れ込む。同時にノズル開口部１に位置する空気とインクの界面であるメニスカスも矢印Ｂの方向に加圧室２に引き込まれる。
【００３６】
次に圧電素子１９に図４のＶ０に示すような電圧が印加されると、メニスカスの引き込みが終了し、該メニスカスが再度ノズル開口部１側に戻ろうとする。この時点で今度は図４のＶ２に示すようにＶ１よりも短時間で変化する電圧を圧電素子１９に印加する。
【００３７】
この電圧Ｖ２が印加されると圧電素子１９は膨張するため、圧電素子１９の周辺のダイアフラムプレート１４は図３−３に示すように一部が膨れるような形状となる。そして時間の経過と共に、図３−４に示すような状態へと変化する。このダイアフラムプレート１４の変位によって加圧室２のインクに圧力が加えられ、ノズル開口１よりインク滴５１が吐出される。
【００３８】
上記ダイアフラムプレート１４の変形はそのばね性と変形体積から決定されるダイアフラムプレート１４のコンプライアンスによって左右される。つまり、コンプライアンスが変化するということは液滴の吐出特性が変化することになるので、常に安定した吐出特性を得るためにはコンプライアンスのバラツキを抑える必要がある。
【００３９】
然るに、従来はダイアフラムプレート１４に圧電素子１９を直接、固着していたために、圧電素子１９の固着位置が前後左右にずれ易くなり、この結果、ダイアフラムプレート１４のコンプライアンスも左右又は前後のバランスが崩れ易くなるという問題があったが、本発明はこのような問題を解決することができる。
【００４０】
次に本発明に係るインクジェットヘッドの組立て方法について説明する。まず図１に示すオリフィスプレート１１とチャンバープレート１２を各プレート１１及び１２の両端に位置する位置決め穴３０ａ、３０ｂを基準にして接着を行う。また、ダイアフラムプレート１４と押圧プレート１５を同様に両端の位置決め穴３０ｄ、３０ｅを基準にして接着を行う。次に前記接着されたプレート類と高剛性部材１６とをやはり両端の位置決め穴３０ｆを基準にして接着を行う。最後に櫛状に分割された圧電素子群１８の一端を前記高剛性部材１６に設けられた開口穴６より挿入し、前記押圧プレート１５の梁部５に当接固着する。
【００４１】
押圧プレート１５は前述のようにインク流路基板１０を構成する各プレート１１〜１４と同じ材料のものを使用することができるから、インク流路基板１０の組立てと同様に、位置決め穴３０ｅを基準にして、押圧プレート１５をダイアフラムプレート１４に接着することは極めて容易である。
【００４２】
以上説明した本発明に係るインクジェットヘッドによれば、押圧プレート１５の梁部５を加圧室２のほぼ中心線上の位置に配設することができる。そして圧電素子群１８の各圧電素子１９が押圧プレート１５の梁部に当接することにより、その当接位置に多少のずれがあっても、加圧室２を封止しているダイアフラムプレート１４のほぼ中心線上を変位させることが可能となる。
【００４３】
前述のようにダイアフラムプレート１４のコンプライアンスは、インク滴５１の吐出特性の性能を左右する重要な役割をする。図５は加圧室２に内圧を加えたときのダイアフラムプレート１４の変形の様子を剛性解析により示したものである。
【００４４】
図においてＸ１は圧電素子１９の長手方向であってノズル開口１の側の位置を示し、Ｘ２はリストリクタ３の側の位置を示す。またＹ１，Ｙ２はそれぞれ加圧室２が並んでいる方向のダイアフラムの位置を示す。
【００４５】
図からも分かるように、圧電素子１９がダイアフラムプレート１４に固着されている部分以外における該プレート１４の変形、つまりコンプライアンスは、圧電素子１９の長手方向の面において、ノズル開口１側Ｘ１と、リストリクタ３側Ｘ２の面が最も大きく、従って体積変化量も大きい。
【００４６】
一方、圧電素子１９の左右方向、つまり加圧室２が並んでいる方向におけるダイアフラムプレート１４の変形は小さく、どちらかと言えばダイアフラムプレート１４のばね定数としての影響度が大きいと考えて良い。従って、圧電素子１９の前後方向に位置する振動板部に固着される押圧プレート１５の梁部５の剛性が高いと適正なコンプライアンスを得ることが出来ない。また、多少の寸法のバラツキによりコンプライアンスの変化感度が大きくなってしまう。
【００４７】
そこで図１５に示すように押圧プレート１５の梁部５の両端部５Ａ及び５Ｂ、つまり圧電素子１９が固着される領域５Ｃ以外の梁部５の幅を、圧電素子１９が固着される領域の梁部５Ｃの幅よりも細くすることによりダイアフラムプレート１４にのみ固着された押圧プレート１５の梁部５のコンプライアンスを大きくすることでその感度を鈍くすることができ、多少の寸法変化に対しても大きな性能変化を来たすことがない。
【００４８】
また、逆に梁部を形成した場合、ダイアフラムプレート１４の厚みを変えずに押圧プレート１５の梁形状を工夫することで容易にコンプライアンスの管理が可能となる。従って、最終的な完成品のヘッドに対して、押圧プレート１５のみの変更で微調が可能となる効果がある。
【実施例２】
【００４９】
図６及び図７は本発明の第２の実施例を示すもので、図６は押圧プレートの形状を示す平面図、図７はそれを用いたインクジェットヘッドの断面図である。
【００５０】
本実施例においては、押圧プレート１５の梁部５のピッチＰ１が、加圧室２のピッチＰ０の１／２に構成されている。このように構成すると、インク流路基板１０に押圧プレート１５を接着する際に、インク流路基板１０との接触面積を多くすることができ、従って押圧プレート１５を強固に接着することが可能になる。
【００５１】
また、隣接する加圧室２の隔壁２ａの厚みを増すことが可能となるためにその剛性が高くすることができ、隔壁２ａの変形に伴う液滴の吐出特性への影響を低減させることができる。
【００５２】
更に、図８に示すように押圧プレート１５の梁部５と略直交する方向に梁部５ｂを設けてもよい。このような構造にすると、押圧プレート１５に形成される貫通穴のアスペクト比がより１に近くなるために加工し易いという利点がある。
【００５３】
この場合、長手方向の梁部５の幅５Ｗと、それと直交する方向の梁部５ｂの幅５ｂＷとの関係を５Ｗ＞５ｂＷとすれば、圧電素子の列方向のダイアフラム部のばね定数を小さく、且つコンプライアンスを大きくすることができ分割したことによる弊害を可能な限り小さくできる効果がある。
【実施例３】
【００５４】
次に本発明に第３の実施例を図９−１〜図９−３及び図１０を参照して説明する。
【００５５】
図９−１において２Ｂは端部に位置する加圧室を示し、２Ａは端部に挟まれた中央部に位置する加圧室を示す。一般に複数のノズル開口１に対応して配列された加圧室のうちで、中央部に位置する加圧室２Ａの左右の隔壁は、同じ幅を有するためその剛性は略等しい。これに対し両端部に位置する加圧室２Ｂの場合は、図９−１からも分かるように一方の隔壁と他方の壁部の厚みが異なるからその剛性も異なる。従って中央部の加圧室２Ａは、圧電素子１９の収縮により体積が小さくなる方向に変形すると、その隔壁は図９−２の２Ａに示すような形状に変形するが、両端部に位置する加圧室２Ｂは、図９−３の２Ｂに示すような形状に変形する。つまり加圧室２Ａと２Ｂとでは体積変化の割合が異なるために中央部と端部のノズル１の液滴吐出特性が異なるという問題がある。
【００５６】
このような問題を解決するために本実施例は図１０に示す如く、梁部５の幅を場所により変えたものである。即ち、押圧プレート１５に形成される梁部５の配列の中で、その両端に位置する梁部を５ｆ、それ以外の梁部を５ｅとしたときに、梁部５ｆの幅５ｆＷと、梁部５ｅの幅５ｅＷとの関係を５ｅＷ＞５ｆＷとしたものである。
【００５７】
このように構成すると両端に位置する梁部５ｆにおける振動板のコンプライアンスを大きくすることができ、従って図９−３の端部に位置する加圧室２Ｂの体積変化図９−２の中央部に位置する加圧室２Ａの体積変化と略一定にすることができる。従って場所によって液滴吐出特性が異ならない均一の特性を有するインクジェットヘッドを実現することができる。
【実施例４】
【００５８】
図１１は本発明の第４の実施例を示すインクジェットヘッドの一部断面図である。
【００５９】
本実施例においては押圧プレート１５Ａがコ字型に曲げられている。そして圧電素子１９に前記コ字型押圧プレート１５Ａを固着した後に、ダイアフラムプレート１４に固着される。
【００６０】
次に本実施例に示されたヘッドの製作方法について図１２を参照して説明する。
【００６１】
押圧プレート１５Ａは、まずエッチング等により梯子状に形成された後、圧電素子の先端平坦部が当接される領域以外の両端部を、プレス曲げ加工方法によりコ字状に曲げられる。そして、一方が固定基板２１に固着されたバルク状圧電体２０の自由端面に、前記コ字状に曲げられた押圧プレート１５Ａを接着する。コ字形に曲げられた部分の穴部の長さＥは、圧電素子１９の伸縮方向の長さＦよりも長くしておく。バルク状の圧電体２０の側面から見るとちょうど窓の様に圧電体２０を見ることができ、その隙間にダイシング砥石を入れることで容易に分割可能となる。
【００６２】
上記梁部５の間にダイシングソウやワイヤーソーを挿入してバルク状圧電体２を切断して櫛歯状の圧電素子１９を有する圧電素子群１８を形成する。分割された圧電振動子１９の自由端面のほぼ中央位置には梁部５が接着された状態で残り、これをオリフィスプレート１１、チャンバープレート１２、リストリクタプレート１３、及びダイアフラムプレート１４からなるインク流路基板１０のダイアフラムプレート１４に接着する。このようにすることでノズル１の実装密度が大きくなってもそれに比例して圧電素子の厚み薄くする必要はなく、圧電素子１９の剛性を確保しつつ第１の実施例とほぼ同等な効果を得ることが可能となる。
【００６３】
ここで、前記押圧プレート１５Ａのコ字曲げ部の長さは、圧電素子の伸縮方向の自由長よりも十分に大きいことが望ましい。押圧プレート１５Ａの梁部５は両端で連結されているが、十分な長さを取ることで梁部５の自由となる長さが長くなりダイアフラムプレート１４に接着されていない梁部５の剛性が小さくなる。これにより圧電子素子１９が伸縮する際に、前記接着されていない梁部が振動等を吸収し、連結部を介して隣接圧電素子１９への影響を防止することができる。
【実施例５】
【００６４】
次に本発明の第５の実施例を図１３を参照して説明する。
【００６５】
本実施例においては、梯子状に形成されコ字状に曲げられた押圧プレート１５Ａに、実施例４と同様にバルク状圧電体２０を先に接着する。その後、梯子状の折り曲げ部４０を切断する。これにより、圧電体２０の自由端の先端面には前記梁部５のみが固着された状態で残る。その後、前記梁部５がほぼ中央に位置するように、その隙間にダイシング砥石を入れ、等間隔で櫛歯状に分割していく。これをダイアフラムプレート１４に当接固着することで、実施例３と同等の性能を得ることが可能となる。ここで、前記押圧プレート１５Ａの折り曲げ部４０を切断し易くするために、切断部を細く縊れた状態にしておくことでも良い。
【００６６】
このような構成にすると、押圧プレート１５Ａの曲げ部が削除されたことにより、圧電素子群１８が挿入されるときの作業性の向上が図れる。また、高剛性部材に前記押圧プレートの曲げ部の接触の恐れを防止し、信頼性の高いインクジェットヘッドを提供することが可能となる。更に、梁部５同士を接続する部分が切断されるので、隣接圧電素子への影響は全くなくなる。
【００６７】
以上の第１から第５の実施例の説明において、圧電素子のタイプは、ｄ３３タイプとしたが、ｄ３１タイプの圧電素子を利用しても同様な効果を有することができることは説明するまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明により、信頼性の向上及び液滴吐出特性の安定化が図れるので、高精細な印刷品質が要求される印刷分野や液滴の吐出量の精度が要求される分野のインクジェットヘッド及び液滴吐出装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明にかかるインクジェットヘッドの一実施例の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明にかかるインクジェットヘッドの一実施例の構成を示す断面図である。
【図３−１】本発明にかかるインクジェットヘッドの動作を説明するための説明図である。
【図３−２】本発明にかかるインクジェットヘッドの動作を説明するための説明図である。
【図３−３】本発明にかかるインクジェットヘッドの動作を説明するための説明図である。
【図３−４】本発明にかかるインクジェットヘッドの動作を説明するための説明図である。
【図４】本発明にかかるインクジェットヘッドの圧電素子に印加される駆動パルスの波形図である。
【図５】本発明にかかるインクジェットヘッドのダイアフラムプレートの変形を示す解析図である。
【図６】本発明にかかるインクジェットヘッドの他の実施例に用いられる押圧プレートの平面図である。
【図７】本発明にかかるインクジェットヘッドの他の実施例の構成を示す断面図である。
【図８】本発明にかかるインクジェットヘッドの他の実施例に用いられる押圧プレートの平面図である。
【図９−１】インクジェットヘッドにおける加圧室の体積変化の状態を説明するための説明図である。
【図９−２】インクジェットヘッドにおける加圧室の体積変化の状態を説明するための説明図である。
【図９−３】インクジェットヘッドにおける加圧室の体積変化の状態を説明するための説明図である。
【図１０】本発明にかかるインクジェットヘッドの他の実施例に用いられる押圧プレートの平面図である。
【図１１】本発明にかかるインクジェットヘッドの他の実施例の構成を示す断面図である。
【図１２】本発明にかかるインクジェットヘッドの他の実施例に用いられる押圧プレートの斜視図である。
【図１３】本発明にかかるインクジェットヘッドの他の実施例に用いられる押圧プレートの斜視図である。
【図１４】従来のインクジェットヘッドの断面図である。
【図１５】本発明にかかるインクジェットヘッドの一実施例に用いられる押圧プレートの平面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１：ノズル開口
２：加圧室
２Ａ：加圧室
２Ｂ：加圧室
３：リストリクタ
４：フィルター
５：押圧プレート梁部
５ｂ：梁部
６：開口部
７：インク供給略
８：共通のインク溜り
１０：インク流路基板
１１：ノズルプレート
１２：チャンバープレート
１３：リストリクタプレート
１４：ダイアフラムプレート
１５：押圧プレート
１５Ａ：押圧プレート
１６：高剛性部材
１８：圧電素子群
１９：圧電素子
２０：バルク状圧電体
５０：インク
５１：インク滴
【図１】
2005212309.tif 000003
【図２】
2005212309.tif 000004
【図３−１】
2005212309.tif 000005
【図３−２】
2005212309.tif 000006
【図３−３】
2005212309.tif 000007
【図３−４】
2005212309.tif 000008
【図４】
2005212309.tif 000009
【図５】
2005212309.tif 000010
【図６】
2005212309.tif 000011
【図７】
2005212309.tif 000012
【図８】
2005212309.tif 000013
【図９−１】
2005212309.tif 000014
【図９−２】
2005212309.tif 000015
【図９−３】
2005212309.tif 000016
【図１０】
2005212309.tif 000017
【図１１】
2005212309.tif 000018
【図１２】
2005212309.tif 000019
【図１３】
2005212309.tif 000020
【図１４】
2005212309.tif 000021
【図１５】
2005212309.tif 000022