JP2000158653A - 圧電型インクジェットプリンタにおける圧電ヘッド駆動素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微小なピッチの圧電駆動片を有する圧電ヘッ
ド駆動素子を高精度にかつ効率よく製造する。 【解決手段】 圧電材と電極材とを交互に積層し、内部
電極１８，１９を有して電圧印加により歪み変位動作が
発生する活性層３１と、内部電極１８，１９を有してお
らず電圧印加によっても歪み変位動作が発生しない不活
性層３２とを積層形成する圧電へッド駆動素子素材３０
の製作工程を有する。圧電ヘッド駆動素子素材３０の不
活性層３２に第１の分割溝１３を形成して活性層３１を
分断する活性層分断工程を有する。圧電へッド駆動素子
素材３０に第１の分割溝１３と直交する第２の分割溝１
４を形成して各インク圧力室５に対応するとともに連結
基部１２によって基端部を一体化された多数個の圧電駆
動片１５を分割形成する圧電駆動片形成工程を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電圧印加によって
生じる歪み変位動作により振動板を駆動してインク圧力
室に容積変動を生じさせ、インク滴を飛翔させるように
した圧電型インクジェットプリンタに備えられる圧電ヘ
ッド装置を構成する圧電ヘッド駆動素子の製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】オンデマンド型インクジェットプリンタ
は、記録画像等の解像度や画質の飛躍的な向上を可能と
するプリンタとして実用化されている。オンデマンド型
インクジェットプリンタは、そのヘッド装置により所定
のインク滴が所定の場所、時間の制御が行われて紙やフ
ィルム等の適宜の記録媒体に飛翔されて着弾することに
よって画像等の記録が行われる。へッド装置には、イン
ク滴を飛翔させる方法として、バブルジェット方式や圧
電方式が採用されている。

【０００３】バブルジェット方式は、インク滴を飛翔さ
せるノズル孔の近傍に位置してインクを瞬間的に気化さ
せるヒータが設けられ、このヒータによってインクが気
化する際の膨張圧力によりインク滴を飛翔させる方式で
ある。また、圧電方式は、ノズル孔の近傍に設けられた
インキ溜まり部に圧電ヘッド駆動素子が設置されてな
る。圧電方式においては、電圧印加により圧電ヘッド駆
動素子に発生する歪み変位動作によりインク溜まり部に
容積変化を生じさせ、これに伴う圧力変化によりインク
滴を飛翔させる方式である。

【０００４】圧電型ヘッド装置としては、例えば圧電ヘ
ッド駆動素子として、印加された電界と同方向に発生す
る歪み変位動作を利用してインク滴を飛翔させるように
した圧電へッド駆動素子や、印加された電界と直交する
方向に発生する歪み変位動作を利用してインク滴を飛翔
させるようにした圧電ヘッド駆動素子等が用いられてい
る。例えば特開平４−１０５２号公報には、印加された
電界と直交する方向に発生する歪み変位動作を利用して
インク滴を飛翔させる圧電素子を備えた圧電型ヘッド装
置が開示されている。

【０００５】すなわち、この先願圧電型ヘッド装置は、
インク滴を飛翔させる多数個のノズル孔が形成されたノ
ズルプレートと、各ノズル孔に対応して多数個のインク
圧力室が形成されたインク溜めプレートと、振動板とを
積層してへッド構体が構成されいる。先願圧電型へッド
装置は、ヘッド構体に対して基台と、多数個の圧電へッ
ド駆動素子等が組み合わされて構成されている。

【０００６】圧電ヘッド駆動素子は、圧電セラミックと
電極材とを交互に積層してなる素材を基台に接合した状
態でダイヤモンドカッタ等によって所定幅に分割して各
インク圧力室に対応して振動板と接合される多数個が形
成される。圧電ヘッド駆動素子は、それぞれその一方側
面の基端部を基台に接着固定され、その接着領域が基台
との間にせん断歪みの発生を防止するように歪み変位動
作を発生しないような内部電極構造となっている。圧電
ヘッド駆動素子は、それぞれ一端を基台に固定された状
態において、自由端が振動板に接合される。

【０００７】先願圧電型へッド装置においては、プリン
タ本体より記録画像等に基づく駆動信号が所定の圧電へ
ッド駆動素子に印加されると、この圧電ヘッド駆動素子
に歪み変位動作が生じる。先願圧電型ヘッド装置におい
ては、かかる圧電へッド駆動素子の歪み変位動作によっ
て対応する振動板が駆動されてインク圧力室に圧力が加
えられる。先願圧電型ヘッド装置においては、これによ
ってインク圧力室からインクが押し出されてノズル孔か
ら飛翔し、画像等が記録される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、プリンタ装
置に備えられるへッド装置には、種々の特性が要求され
るが、最も基本的な特性としてインク滴の大きさを精度
良くコントロール可能であること、インク滴をできるだ
け短い時間の間隔で連続的に飛翔させるための周波数応
答特性等が挙げられる。また、ヘッド装置は、最近の傾
向として、印字速度を上げるためにインク滴を飛翔させ
るための一色あたりのノズル数を増やす対応が図られる
とともに、特に色再現性を改善する目的で色数も増える
傾向になっている。さらに、ヘッド装置は、インク滴の
大きさについて、そのサイズを小さくして単位面積当た
りのインク滴数を増やすことによって記録画像等の解像
度を上げる対応が図られている。ヘッド装置は、かかる
仕様によって各ノズル孔のピッチが微小に構成される。

【０００９】ところで、先願圧電型ヘッド装置は、上述
したように各圧電ヘッド駆動素子が基台との接着領域に
おいて歪み変位動作を発生することができないために、
その長さに対する発生変位の効率が悪いといった問題が
ある。さらにまた、先願圧電型へッド装置ぱ、圧電ヘッ
ド駆動素子素材を基台に接合した状態においてダイヤモ
ンドカッタ等による分割処理を施して各圧電ヘッド駆動
素子を１個ずつ形成するために、その加工時間が長くな
って生産効率が悪くなるとともに、各圧電ヘッド駆動素
子をそれぞれ矩形の短冊状にしか形成することができな
いといった制約がある。

【００１０】また、先願圧電型ヘッド装置においては、
各圧電ヘッド駆動素子が振動板に対する接触面積が、分
断後の幅×厚みで決定されている。したがって、先願圧
電型へッド装置は、上述した振動板の効率的な駆動或い
はインク滴の吐出量の調整等を図るために振動板に対す
る圧電ヘッド駆動素子の接触面積を減らす場合に、圧電
ヘッド駆動素子素材から幅寸法を小さくして圧電へッド
駆動素子を分断形成する必要がある。先願圧電型ヘッド
装置は、このように各圧電ヘッド駆動素子を小幅に分断
して構成した場合に機械的強度が劣化することから、分
断幅に制約があり上述した微小ヒッチのノズル孔仕様に
対応することができないといった問題がある。

【００１１】先願圧電型ヘッド装置においては、各圧電
ヘッド駆動素子がその自由端部を平担に形成されて振動
板と接触されているために、圧電ヘッド駆動素子と振動
板とをそれぞれ高精度に形成して接触面において互いに
均一な状態で接触するように構成しなければならない。

【００１２】したがって、不発明は、一色あたりのノズ
ル数を増加したり記録画像等の解像度の向上を図るため
にノズルピッチが微小とされた圧電型インクジェットプ
リンタ等に備えて好適な圧電へッド駆動素子を高精度に
かつ加工効率を向上して製造することを可能とする圧電
型インクジェットプリンタにおける圧電ヘッド駆動素子
の製造方法を提供することを目的に提案されたものであ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的を達成する本発
明にかかる圧電型インクジェットプリンタにおける圧電
ヘッド駆動素子の製造方法は、圧電材と電極材とが交互
に積層された圧電ヘッド駆動素子素材が用いられ、各自
由端がノズル孔に連設された各インク圧力室に対応して
これらを密閉する振動板にそれぞれ対向位置されるとと
もに電圧印加による歪み変位動作により振動板を駆動す
る多数個の圧電駆動片が分割形成されてなる圧電ヘッド
駆動素子を製造する。圧電ヘッド駆動素子の製造方法
は、内部電極を有し電圧印加により歪み変位動作が発生
する活性層と内部電極を有しておらず電圧印加によって
も歪み変位動作が発生しない不活性層とを積層形成して
なる圧電ヘッド駆動素子素材の製作工程と、圧電へッド
駆動素子素材に対して不活性層部位に第１の分割溝加工
を施すことにより各活性層をそれぞれ分断する活性層分
断工程と、分断された活性層に対して第１の分割溝と直
交する第２の分割溝加工を施すことにより各インク圧力
室に対応した振動板にそれぞれ接合されかつ連結基部に
よって連結された多数個の圧電駆動片を分割形成する圧
電駆動片形成工程とが施されてなる。

【００１４】また、圧電型インクジェットプリンタにお
ける圧電ヘッド駆動素子の製造方法においては、圧電へ
ッド駆動素子素材に対して、内部電極が接続される表面
電極を形成する表面電極形成工程と、一端部を固定端と
して基台に接合する素材接合工程とを経て、圧電駆動片
形成工程が施される。さらに、圧電型インクジェットプ
リンタにおける圧電へッド駆動素子の製造方法において
は、圧電ヘッド駆動素子素材に対して、活性層分割工程
の前段若しくは後段の工程において、各圧電駆動片がそ
の自由端を他の部位に対して幅狭として構成される凸部
形成工程が施される。

【００１５】以上の工程を備える本発明にかかる圧電型
インクジェットプリンタにおける圧電ヘッド駆動素子の
製造方法によれば、圧電ヘッド駆動素子素材が比較的厚
みを有することでこれを製作する際に焼成時の返り等の
発生が抑制されて高精度に製作され、また基台に対して
より大きな接合面積が得られることで接合強度の向上が
図られるようになる。圧電型インクジェットプリンタに
おける圧電ヘッド駆動素子の製造方法によれば、圧電ヘ
ッド駆動素子素材に対して活性層分断工程と圧電駆動片
形成工程とを施すことによって微小形状の多数個の圧電
駆動片が高精度にかつ効率良く形成される。したがっ
て、圧電型インクジェットプリンタにおける圧電ヘッド
駆動素子の製造方法によれば、ノズルビッチを微小にし
て一色あたりのノズル数を増加したり記録画像等の解像
度の向上を図るようにした高精度の圧電型インクジェッ
トプリンタを実現する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。本発明によって製造
される圧電ヘッド駆動素子を備える圧電型インクジェッ
トプリンタの圧電型ヘッド装置１は、印加された電界と
直交する方向に歪み変位動作が発生する多数個の圧電駆
動片１５を備え、所定の圧電駆動片１５によって対応す
るインク圧力室５の振動板８を駆動してインク滴をノズ
ル孔２から飛翔させて紙やフィルム等の適宣の記録媒体
に着弾させ画像等の記録を行う。

【００１７】圧電型ヘッド装置１は、図１に示すよう
に、インク滴を飛翔させる多数個のノズル孔２が形成さ
れたノズルプレート３と、このノズルプレート３を一方
主面に接合するとともに各ノズル孔２に連通するインク
孔４、インク圧力室５及ぴインク溜め室６等が形成され
たインク溜めプレート７と、このインク溜めプレート７
の他方主面に接合された振動板８等によって構成された
ヘッド構体９を備える。また、圧電型ヘッド装置１は、
基台１０と、この基台１０に支持されるとともに後述す
るように多数個の圧電駆動片１５が分割形成された圧電
ヘッド駆動素子構体１１とによって上述したへッド構体
９の振動板８を駆動する圧電駆動部が構成されてなる。

【００１８】圧電型ヘッド装置１は、ノズルプレート３
に数個乃至数百個のノズル孔２が設けられるとともに、
これらノズル孔２に対応してインク溜めプレート７に数
個乃至数百個のインク圧力室５が形成され、また圧電ヘ
ッド駆動素子構体１１に連結基部１２を介して数個乃至
数百個の圧電駆動片１５が分割形成されてなる。

【００１９】圧電型ヘッド装置１ぱ、インク溜め室６に
供給されたインキが、このインク溜め室６から流路を介
してインク圧力室５内に供給されて溜められる。圧電型
へッド装置１は、プリンタ本体より記録画像等に基づく
駆動信号が所定の圧電駆動片１５に印加されると、詳細
を後述するようにこの圧電駆動片１５に歪み変位動作が
生じて対応するインク圧力室５に圧力を加える。圧電型
へッド装置１は、この圧力によってインク圧力室５内に
容積変動が生じてインク圧力室５から流路を介してイン
クが押し出され、ノズル孔２からインク滴を飛翔させ
る。

【００２０】ノズルプレート３は、多数個の精密なノズ
ル孔２の加工を可能とするとともにインク液に対する化
学的な耐久性を有する適宜の金属或いはプラスチック材
料によって形成されている。ノズルプレート３には、例
えばレーザ加工、エッチング加工或いはプレス等の機械
加工を施して、インク滴を飛翔させる多数個のノズル孔
２が微小のピッチで形成される。ノズル孔２は、インク
滴の飛翔状態に大きな影響が生じることから精密に加工
形成され、一般に数μｍ乃至数十μｍの内径を有する丸
孔によって構成される。勿論、ノズル孔２は、丸孔に限
定されるものではなく、インク滴の飛翔に適した形状で
あるとともに形成することが可能な形状であればよく、
例えば楕円形、多角形、三日月形成いはハート形等の精
密な加工が可能な適宜の形状に形成してもよい。

【００２１】インク溜めプレート７は、上述したように
インク溜め室６に対して流路を介して各ノズル孔２に対
応する多数個のインク圧力室５が連通して形成されてお
り、さらにこれらインク圧力室５が流路を介して各ノズ
ル孔２に連通されている。インク溜めプレート７は、イ
ンク滴を精密かつ正確に飛翔させるために、インク圧力
室５や各流路がその形状や位置を精密に形成される。し
たがって、インク溜めプレート７は、精密な機械加工を
可能とするとともにインク液に対する化学的な耐久性を
有する適宜の金属或いはセラミック材、プラスチック材
料等によって形成されている。

【００２２】インク溜めプレート７は、図１に示すよう
にノズルプレート３が接合される一方主面に複数個のイ
ンク溜め室６が凹設されるとともに、これらインク溜め
室６がノズルプレート３によって閉塞されてなる。ま
た、インク溜めプレート７は、同図に示すように他方の
主面に多数個のインク圧力室５が凹設されるとともに、
これらインク圧力室５が振動板８によって閉塞されてな
る。

【００２３】振動板８は、後述するように圧電駆動片１
５の歪み変位動作に基づいて振動動作してインク圧力室
５内に容積変動を生じさせる。振動板８は、圧電駆動片
１５の歪み変位動作に対して減衰をできるだけ小さくし
て振動動作するとともにインク液に対する化学的な耐久
性を有する適宜の材料、例えばポリイミド系のフィルム
材によって形成されている。

【００２４】圧電ヘッド装置１は、図１に示すように上
述したヘッド構体９に対して圧電へッド駆動素子構体１
１が基台１０の主面上に片持ち状態で接合固定されるこ
とによって組み合わされている。基台１０は、図示しな
いヘッドシャーシに支持されるとともに、図示しない支
持部を介してヘッド構体９をその主面と平行な状態で支
持している。基台１０は、ヘッド構体９の支持部材を構
成するとともに、後述するように共通表面電極１６が設
けられることによって圧電ヘッド駆動素子構体１１に対
する給電部材としても機能する。基台１０については、
共通表面電極１６を構成するために、導電性を有する金
属材料によって形成したり、上面にメタライジング処理
を施して導電性が付与されたセラミックスや合成樹脂材
料によって成形してもよい。

【００２５】圧電ヘッド駆動素子構体１１は、例えばチ
タン酸ジルコン酸鉛系の材料からなるぺースト状の圧電
材料と、例えば銀パラジウムペーストからなる導電材料
とを所定の厚みで交互に積層してこれを焼成することに
よって製作された圧電ヘッド駆動素子素材３０を素材に
して後述する工程を経て製造される。勿論、圧電ヘッド
駆動素子素材３０は、他の適宜の圧電材料と導電材料と
を用いて製作してもよい。圧電ヘッド駆動素子素材３０
は、後述するように底面から所定の高さ位置に連結基部
１２を残す第１の分割溝１３と第２の分割溝１４との分
割溝形成工程が施されることによって、上述した各イン
ク圧力室５に対応した多数個の櫛歯状圧電駆動片１５を
有する圧電へッド駆動素子構体１１を製作する。

【００２６】圧電ヘッド駆動素子素材３０には、スクリ
ーン印刷法等によって底面に第１の表面電極１７が成膜
形成されるとともに圧電材料層と導電材料層との積層面
と平行な両側面及び上面に第２の表面電極１８が成膜形
成されてなる。圧電へッド駆動素子素材３０には、上述
した各導電材層によって互いに平行な複数の第１の内部
電極１９と第２の内部電極２０とが形成されている。第
２の表面電極１８は、圧電へッド駆動素子素材３０に第
１の分割溝１３と第２の分割溝１４とが形成されること
によって分断され、各圧電駆動片１５の一方側面に第１
の内部電極１９と第２の内部電極２０とにそれぞれ平行
な表面電極を構成する。

【００２７】各第１の内部電極１９と各第２の内部電極
２０とは、圧電材料層によって互いに電気的絶縁が保持
されている。各第１の内部電極１９は、圧電ヘッド駆動
素子素材３０の底面、換言すれば連結基部１２の底面に
露呈されて第１の表面電極１７と電気的に接続されてい
る。各第１の内部電極１９は、圧電ヘッド駆動素子素材
３０の上面、換言すれば各圧電駆動片１５の上面１５ａ
に露呈されておらず、圧電材料層によって第２の表面電
極１８との電気的絶縁が保持されている。第１の表面電
極１７と第１の内部電極１９とは、圧電ヘッド駆動素子
構体１１を接合する基台１０に形成された共通表面電極
１６と接続されて共通電極２１を構成する。

【００２８】各第２の内部電極２０は、圧電へッド駆動
素子素材３０の上面、換言すれば各圧電駆動片１５の上
面１５ａに露呈されて第２の表面電極１８と電気的に接
続されている。各第２の内部電極２０は、圧電ヘッド駆
動素子素材３０の底面、換言すれば連結基部１２の底面
に露呈されておらず、圧電材料層によって第１の表面電
極１７との電気的絶縁が保持されている。第２の表面電
極１８と第２の内部電極２０とは、各圧電駆動片１５を
駆動する個別電極２２を構成する。

【００２９】圧電ヘッド駆動素子構体１１は、上述した
ように各インク圧力室５に対応して多数個の櫛歯状圧電
駆動片１５が連結基部１２を介して分割形成されてな
る。個別電極２２は、基台１０の両側面にそれぞれ接合
されたフレキシブル配線基板２３の個別電極部２４と接
続されている。フレキシブル配線基板２３は、図１に示
すように上端部が圧電ヘッド駆動素子構体１１の側面に
対向するようにして延在しており、各圧電駆動片１５に
対応して短冊状に切り分けられている。フレキシブル配
線基板２３は、これら短冊片に個別電極部２４が露呈し
た状態で形成されており、各圧電駆動片１５の側面に成
膜形成された各第２の表面電極１８と導電性接着剤によ
ってそれぞれ接続されている。

【００３０】圧電へッド駆動素子構体１１は、上述した
フレキシブル配線基板２３を用いた個別電極部２４との
接続に代えて、例えば多数個の端子板とこれらを各圧電
駆動片１５のピッチと等しいピッチで保持する支持板と
からなる外部取出し端子部材を用いるようにしてもよ
い。外部取出し端子部材は、各端子板が対応する各圧電
駆動片１５に対して位置合わせされた状態で、異方性導
電膜等を介して接合される。

【００３１】圧電ヘッド駆動素子構体１１においては、
共通電極２１と個別電極２２とに、所定の温度条件下で
所定の向きの電圧を印加することによって、圧電駆動片
１５が所定の向きに分極されてこれに圧電特性が生成さ
れる。すなわち、圧電ヘッド駆動素子構体１１は、所定
の圧電駆動片１５に供給電圧の向きと大きさに応じた所
定の方向に歪み変位動作が発生する。圧電ヘッド駆動素
子構体１１においては、この圧電駆動片１５に、図１に
おいて互いに向かい合う第１の表面電極１７及び第１の
内部電極１９と第２の内部電極２０とに直交する高さ方
向の歪み変位動作が発生する。

【００３２】圧電へッド装置ｌは、圧電へッド駆動素子
構体１１が、図１に示すように連結基部１２の底面を基
台１０上に接合固定されるとともに各圧電駆動片１５の
上端面１５ａを各インク圧力室５にそれぞれ対応するよ
うにして振動板８に当接されてなる。圧電ヘッド装置１
には、プリンタ本体から供給される駆動信号に基づいて
圧電ヘッド駆動素子構体１１の共通電極２１と所定の圧
電駆動片１５に対応した個別電極２２とに電圧が印加さ
れる。圧電ヘッド装置１においては、圧電駆動片１５に
生じた高さ方向の歪み変位動作が振動板８に伝達され、
この振動板８が駆動される。圧電ヘッド装置１において
は、これによって所定のインク圧力室５に容積変動が生
じ、ノズル孔２から被記録体に対してインクが飛翔す
る。圧電へッド装置１は、以下所定の圧電駆動片１５に
おいてこの動作が繰り返されることによって被記録体に
画像等を記録する。

【００３３】上述した圧電へッド駆動素子椎体１１は、
圧電ヘッド駆動素子素材３０に対して図２に示すように
第１の分割溝１３を形成する活性層分断形成工程と第２
の分割溝１４を形成して圧電駆動片１５を形成する圧電
駆動片形成工程とが施されて製作される。圧電へッド駆
動素子素材３０は、図３に示すように上述した圧電材料
と導電材料とを交互に積層してこれを焼成することによ
って製作される。

【００３４】圧電ヘッド駆動素子素材３０には、その内
部に圧電材料層を介して導電材料層によって第１の内部
電極１９と第２の内部電極２０とが互いに向き合って交
互に形成される。圧電ヘッド駆動素子素材３０は、３層
によって構成された第１の内部電極１９と４層によって
構成された第２の内部電極２０とを、その内部に２組み
形成してなる。

【００３５】圧電ヘッド駆動素子素材３０には、底面に
第１の表面電極１７が成膜形成されるとともに、上面及
ぴ幅方向の両側面に第２の表面電極１８が成膜形成され
る。第１の内部電極１９は、その上端部が第１の表面電
極１７と電気的に導通されているが、第２の表面電極１
８と絶縁されている。第２の内部電極２０は、その上端
部が第２の表面電極１８と電気的に導通されているが、
第１の表面電極１７と絶縁されている。第２の内部電極
２０は、その下端部が圧電ヘッド駆動素子素材３０の底
面から所定の高さ位置にあり、両側面の第２の表面電極
１８と対向している。

【００３６】圧電ヘッド駆動素子素材３０は、第１の内
部電極１９と第２の内部電極２０とが対向する部位が、
電圧印加によって圧電振動を生じる活性層３１を構成す
る。圧電ヘッド駆動素子素材３０は、第１の内部電極１
９と第２の内部電極２０とが存在しない圧電材料層のみ
の部位が電圧印加によっても圧電振動を生じない不活性
層３２を構成する。圧電ヘッド駆動素子素材３０には、
図３に示すように厚み方向の中央部に構成された第１の
不活性層３２ａを挟んでその両側に第１の活性層３１ａ
と第２の活性層３１ｂとが構成されている。圧電へッド
駆動素子素材３０には、これら第１の活性層３１ａと第
２の活性層３１ｂの外側領域に第２の不活性層３２ｂと
第３の不活性層３２ｃとが構成されている。

【００３７】圧電へッド駆動素子素材３０は、第１の活
性層３１ａの層厚Ｓ１と第２の活性層３１ｂの層厚Ｓ２
とが等しく形成されてなる。また、圧電ヘッド駆動素子
素材３０は、第２の不活性層３２ｂの層厚Ｐ１と第３の
不活性層３２ｃの層厚Ｐ２とが互いに等しく形成されて
いる。さらに、圧電ヘツド駆動素子素材３０は、第１の
不活性層３２ａの層厚Ｔが、Ｔ＝Ｐ１＋Ｐ２＝２Ｐを以
って形成されている。

【００３８】圧電ヘッド駆動素子素材３０は、図３に示
すように第１の内部電極１９と第２の内部電極２０とが
高さ方向に互いに対向する領域が活性領域Ｋとされ、第
１の内部電極１９と第２の内部電極２０とが対向しない
上下の領域がそれぞれ不活性領域Ｈ１、Ｈ２とされる。
圧電へッド駆動素子素材３０においては、後述する工程
を経て製作された圧電へッド駆動素子構体１１におい
て、活性領域Ｋが各圧電振動片１５の圧電振動領域を構
成するようになる。

【００３９】圧電へッド駆動素子素材３０は、各層の圧
電材料の圧電常数が等しく、第１の内部電極１９と第２
の内部電極２０との間隔が等しく、印加される電界の大
きさが等しい条件において、圧電駆動片１５に活性領域
Ｋの長さに比例した変位量を発生させるようになる。圧
電へッド駆動素子素材３０は、上述したように上下領域
に不活性領域Ｈ１、Ｈ２が構成されて基台１０に片持ち
状態で支持されることから、高さ寸法に対して効率良い
活性領域Ｋを有する圧電駆動片１５が構成される。

【００４０】後述する工程を経て製作される圧電ヘッド
駆動素子構体１１においては、一色あたりのノズル数を
増加したり記録画像等の解像度の向上を図るために微小
化されたノズル孔２に対応して圧電駆動片１５の断面形
状やピッチも微小化されている。圧電ヘッド駆動素子素
材３０は、第１の不活性層３２ａを介して第１の活性層
３１ａと第２の活性層３１ｂとが積層形成されることに
より、圧電駆動片１５の断面形状に制限されない厚みを
以って形成される。したがって、圧電ヘッド駆動素子素
材３０は、焼成処理を施した際に変形等が生じることが
抑制され、高精度の圧電ヘッド駆動素子構体１１の製作
を可能とする。

【００４１】圧電へッド駆動素子素材３０は、図２
（Ａ）に示すように共通表面電極１６が形成された基台
１０上に異方性導電膜等を介してその底面を接合され
る。圧電へッド駆動素子素材３０には、基台１０の側面
に取り付けたフレキシブル配線基板２３が、その個別電
極部２４を第２の表面電極１８に接合される。フレキシ
ブル配線基板２３は、基台１０に対して、例えば半田に
よる接合、異方性導電膜による接合、導電性接着剤によ
る接合等によって接合される。

【００４２】圧電ヘッド駆動素子素材３０には、図２
（Ｂ）に示すように中央部の不活性層３２ａを長手方向
に貫通する、換言すれば第１の活性層３１ａと第２の活
性層３１ｂと平行な第１の分割溝１３を形成する活性層
分断形成工程が施される。すなわち、活性層分断形成工
程は、圧電ヘッド駆動素子素材３０の不活性層３２ａに
砥石を用いた研削加工を施すことによって溝幅Ｗの第１
の分割溝１３を形成する工程である。活性層分断形成工
程は、圧電ヘッド駆動素子素材３０に対して、例えばワ
イヤカッティング加工やパウダービーム加工を施して第
１の分割溝１３を形成してもよい。

【００４３】第１の分割溝１３は、第２の内部電極２０
の下端部に対応する高さを有する底付き溝とされ、圧電
ヘッド駆動素子素材３０の底面から所定の高さ位置で連
結部３３によって連結した状態で第１の活性層３１ａと
第２の活性層３１ｂとを分断する。第１の分割溝１３
は、その溝幅Ｗが隣接するインク圧力室５の間隔とほぼ
等しく、第１の活性層３１ａと第２の活性層３１ｂとを
インク圧力室５に対応位置させる。圧電ヘッド駆動素子
素材３０は、上述した活性層分断形成工程を施されるこ
とによって、図４に示した第１の分割溝１３を有する圧
電へッド駆動素子中間体３５を構成する。

【００４４】圧電ヘッド駆動素子中間体３５は、第１の
分割溝１３によって、第１の活性層３１ａと第２の活性
層３１ｂとの間に層厚Ｐ３の第４の不活性層３２ｄと層
厚Ｐ４の第５の不活性層３２ｅとが構成されてなる。こ
れら第４の不活性層３２ｄと第５の不活性層３２ｅと
は、その層厚Ｐ３と層厚Ｐ４とが互いに等しい。また、
これら第４の不活性層３２ｄと第５の不活性層３２ｅと
は、両側面側に構成された第２の不活性層３２ｂの層厚
Ｐ１及び第３の不活性層３２ｃの層厚Ｐ２と等しい。

【００４５】圧電ヘッド駆動素子中間体３５は、後述す
るように圧電駆動片形成工程が施されて多数個の圧電駆
動片１５を分割形成するが、これら圧電駆動片１５の両
側面にそれぞれ等しい層厚の不活性層３２が形成される
ようにする。圧電駆動片１５においては、活性層３１に
歪み変位動作が生じた場合に、両側面の不活性層３２が
厚みを異にしていると左右の抵抗力が異なって曲がり現
象が生じる。圧電駆動片１５は、上述した構成により安
定した歪み変位動作が行われる。

【００４６】圧電ヘッド駆動素子中間体３５には、図２
（Ｃ）に示すように第１の分割溝１３に直交する多数個
の第２の分割溝１４を形成する圧電駆動片形成工程が施
される。圧電駆動片形成工程は、圧電へッド駆動素子中
間体３５に例えば砥石を用いた研肖削加工を施すことに
よって、第１の分割溝１３によって切り残された第１の
活性層３１ａと第２の活性層３１ｂとを所定の幅にそれ
ぞれ切り分ける多数個の第２の分割溝１４を形成する工
程である。圧電駆動片形成工程は、圧電ヘッド駆動素子
中間体３５に対して、例えばワイヤカッティング加工や
パウダービーム加工を施して第２の分割溝１４を形成し
てもよい。

【００４７】第２の分割溝１４は、第１の分割溝１３と
同様に、第２の内部電極２０の下端部に対応する高さを
有する底付き溝とされ、連結部３３まで切り込まれるこ
とによって多数個の圧電駆動片１５を分断形成する。第
２の分割溝１４は、それぞれが隣り舎うインク圧力室５
の間隔に対応する所定のピッチを以って形成される。圧
電ヘッド駆動素子中間体３５は、かかる圧電駆動片形成
工程を施されることによって、連結部３３に対応する連
結基部１２に基端部を連結されるとともに各インク圧力
室５に対応する多数個の圧電駆動片１５を有する圧電ヘ
ッド駆動素子構体１１を構成する。

【００４８】圧電ヘッド駆動素子構体１１は、一色あた
りのノズル数を増加したり記録画像等の解像度の向上を
図るためにノズル孔２のピッチが微小とされており、こ
れに対応して各圧電駆動片１５のピッチも微小に構成さ
れる。圧電へッド駆動素子構体１１は、上述したように
比較的厚みを有する圧電ヘッド駆動素子素材３０を形成
することで焼成時の返り等の発生が抑制され、また連結
基部１２を介して基台１０に対してより大きな接合面積
を以って接合されることで接合強度の向上が図られるよ
うになる。圧電ヘッド駆動素子構体１１は、上述した工
程によって微小形状の多数個の圧電駆動片１５が高精度
にかつ効率良く形成される。

【００４９】なお、上述した実施の形態においては、圧
電ヘッド駆動素子素材３０を製作した後、これを基台１
０に接合して第１の分割溝１３を形成する活性層分断工
程と多数個の第２の分割溝１４を形成する圧電駆動片形
成工程とを施したが、かかる工程に限定されるものでは
無い。圧電型ヘッド装置１は、例えば予め活性層分断工
程と圧電駆動片形成工程とを施して圧電ヘッド駆動素子
構外１１を形成し、これを基台１０に接合するようにし
てもよい。

【００５０】また、上述した実施の形態においては、第
１の不活性層３２ａを介して両側に第１の活性層３１ａ
と第２の活性層３１ｂとを形成した圧電ヘッド駆動素子
素材３０によって圧電ヘッド駆動素子構体１１を製作す
るようにしたが、かかる圧電ヘッド駆動素子素材３０に
限定されるものではない。圧電ヘッド駆動素子素材３０
は、多数層の活性層３１と不活性層３２とが形成され、
各不活性層３２に対して第１の分割溝１３を形成する活
性層分断工程を施すことによって多数列の圧電駆動片１
５を一括して形成するようにしてもよい。

【００５１】圧電ヘッド駆動素子構体１１については、
上述した活性層分断工程と圧電駆動片形成工程とに加え
て、活性層分断工程の前段式いは後段のいずれにおいて
圧電ヘッド駆動素子素材３０の上面に凸部形成工程を施
すようにしてもよい。圧電へッド駆動素子構体１１は、
この凸部形成工程によって各圧電駆動片１５の上端面１
５ａがその他の部位に対して幅狭に構成される。

【００５２】すなわち、圧電ヘッド駆動素子素材３０に
は、凸部形成工程によって図５に示すように第１の不活
性層３２ａに対応してその上面３０ａに凹部３４が形成
される。凹部３４は、第１の不活性層３２ａの中央部に
位置して圧電ヘッド駆動素子素材３０の全域に亘って形
成され、その溝幅が第１の分割溝１３の溝幅よりもやや
大きい。勿論、凹部３４は、活性層３１に達しない溝幅
とされている。圧電へッド駆動素子素材３０には、例え
ば凸部形成工程後に活性層分断工程を施す場合に、凹部
３４の底部に中心軸を一致させて第１の分割溝１３が形
成されることになる。

【００５３】なお、凸部形成工程については、上述した
第１の不活性層３２ａに凹部３４を形成するに限定され
ず、凹部３４に加えて或いは凹部３４に代えて例えば圧
電へッド駆動素子素材３０の両側面に構成される第２の
不活性層３２ｂ及び第３の不活性層３２ｃにも凹部を形
成するようにしてもよい。圧電ヘッド駆動素子素材３０
は、上述したように上面３０ａと両側面に跨って第２の
表面電極１８が成膜形成される。したがって、圧電ヘッ
ド駆動素子素材３０には、凹部を形成した後に第２の表
面電極１８の成膜形成工程が施される。したがって、圧
電ヘッド駆動素子構体１１は、かかる凸部形成工程が施
されることにより、各圧電駆動片１５の上端面１５ａが
その他の部位に対して幅狭に構成されることになる。

【００５４】圧電へッド装置１においては、インク溜め
プレート７や圧電ヘッド駆動素子横体１１の寸法精度と
ともに、各部材の組立精度のバラツキによって各圧電駆
動片１５と各インク圧力室５とに位置ズレが生じてしま
うことがある。圧電へッド装置１においては、所定のピ
ッチと大きさで形成された各インク圧力室５に対して各
圧電駆動片が正確に位置合わせされなければならない。

【００５５】圧電ヘッド装置１においては、各圧電駆動
片１５の上端面１１ａに段部形成加工を施してそれぞれ
幅狭に形成したことにより、多少の位置ズレがあった場
合でも各インク圧力室５に対応した領域に正確に位置さ
れて振動板８に接触されるようになる。また、圧電ヘッ
ド装置１においては、振動板８に対して各圧電駆動片１
５が、幅狭とされた上端面１５ａで接触することから安
定した接触状態に保持されるようになる。圧電ヘッド装
置１は、かかる構成によって各圧電駆動片１５の歪み変
位動作が振動板８を介して対応する各インク圧力室５に
安定かつ確実に伝達され、画像等の正確かつ精密な記録
が行われるようになる。また、圧電ヘッド駆動素子構体
１１は、各圧電駆動片１５がある程度の断面寸法を以っ
て形成されることによって機械的強度が保持される。

【００５６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる圧電型インクジェットプリンタにおける圧電ヘッド
駆動素子の製造方法によれば、焼成時に返り等の発生が
抑制された比較的厚みを有する圧電へッド駆動素子素材
を用い、この圧電ヘッド駆動素子素材に対して第１の分
割溝と第２の分割溝とによって連結基部を介して微小な
形状かつ微細なピッチの多数個の圧電駆動片を有する圧
電ヘッド駆動素子を製造することから、基台に対してよ
り大きな接合面積を以ってより強固な接合が行われると
ともに高精度の圧電駆動片が簡易に形成されるようにな
る。したがって、圧電型インクジェットプリンタにおけ
る圧電ヘッド駆動素子の製造方法によれば、加工、組立
或いは調整工程の合理化が図られた高精度の圧電ヘッド
駆動素子が製造され、一色あたりのノズル数を増加した
り記録画像等の解像度の向上を図るためにノズルピッチ
が微小とされた高精度の圧電型インクジェットプリンタ
の製造が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる圧電型インクジェットプリンタ
における圧電ヘッド駆動素子の製造方法によって製造さ
れた圧電へッド駆動素子構体を備える圧電型ヘッド装置
を示す要部斜視図である。

【図２】同圧電ヘッド駆動素子構体の製造工程の説明図
である。

【図３】同圧電へッド駆動素子構体の製造に用いられる
圧電ヘッド駆動素子素材の要部斜視図である。

【図４】同圧電ヘッド駆動素子素材に活性層分割工程を
施した圧電ヘッド駆動素子中間体の要部斜視図である。

【図５】他の圧電へッド駆動素子の側面図である。

【符号の説明】

１ 圧電型へッド装置、２ ノズル孔、３ ノズルプレ
ート、５ インク圧力室、７ インク溜めプレート、８
振動板、９ ヘッド構体、１０ 基台、１１圧電ヘッ
ド駆動素子構体、１２ 連結基部、１３ 第１の分割
溝、１４ 第２の分割溝、１５ 圧電駆動片、１７ 第
１の表面電極、１８ 第２の表面電極、１９ 第１の内
部電極、２０ 第２の内部電極、２１ 共通電極、２２
個別電極、２３ フレキシブル配線基板、３０ 圧電
ヘッド駆動素子素材、３１ 活性層、３２ 不活性層、
３５ 圧電へッド駆動素子中間体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電材と電極材とが交互に積層された圧
   電へッド駆動素子素材を用い、各自由端がノズル孔に連
   設された各インク圧力室に対応してこれらを密閉する振
   動板にそれぞれ対向位置されるとともに電圧印加による
   歪み変位動作によって上記振動板を駆動する圧電型イン
   クジェットプリンタにおける圧電ヘッド駆動素子の製造
   方法において、 内部電極を有し電圧印加により歪み変位動作が発生する
   活性層と、内部電極を有しておらず電圧印加によっても
   歪み変位動作が発生しない不活性層とが積層形成された
   圧電ヘッド駆動素子素材の製作工程と、 上記圧電ヘッド駆動素子素材に対して、上記不活性層部
   位に第１の分割溝加工を施すことにより、上記各活性層
   をそれぞれ分断する活性層分断工程と、 分断された上記活性層に対して、上記第１の分割溝と直
   交する第２の分割溝加工を施すことにより、上記各イン
   ク圧力室に対応する上記振動板にそれぞれ接合されかつ
   互いに連結基部によって連結された多数個の圧電駆動片
   を分割形成する圧電駆動片形成工程と が施されることを特徴とする圧電型インクジェットプリ
   ンタにおける圧電ヘッド駆動素子の製造方法。
2. 【請求項２】 上記圧電へッド駆動素子素材に対して、 内部電極が接続される表面電極を形成する表面電極形成
   工程と、一端部を固定端として基台に接合する素材接合
   工程とを経て、上記圧電駆動片形成工程が施されること
   を特徴とする請求項１に記載の圧電型インクジェットプ
   リンタにおける圧電ヘッド駆動素子の製造方法。
3. 【請求項３】 上記圧電ヘッド駆動素子素材に対して、
   上記活性層分割工程の前段若しくは後段の工程におい
   て、上記各圧電駆動片の自由端が他の部位に対して幅狭
   とされるように凸部形成工程が施されることを特徴とす
   る請求項１に記載の圧電型インクジェットプリンタにお
   ける圧電ヘッド駆動素子の製造方法。