JP3345294B2 - インクジェット式記録ヘッドの製造方法及びその記録ヘッド - Google Patents
インクジェット式記録ヘッドの製造方法及びその記録ヘッドInfo
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Description
式記録ヘッドの製造方法及びその記録ヘッドに関し、特
に圧電材料製のグリーンシートを複数枚積層させてヘッ
ド本体を形成する際に、複数枚のグリーンシートに形成
した複数の引出し電極形成膜を積層して、複数の圧電ア
クチュエータに接続される引出し電極をヘッド本体の内
部に一体形成するようにしたものに関する。
給されるインク通路に連通するインクジェットノズルか
ら微小量のインク滴を噴射するインクジェットプリンタ
としては、小型化でき且つ高速記録が可能なオンディマ
ンド方式の特に圧力制御方式や熱による泡制御方式を採
用したものが一般に普及している。圧力制御方式では、
圧電セラミックなどの圧電素子を用いた圧電方式を採用
したインクジェットプリンタが実用化されるとともに、
種々提案されている。
リンタにおいては、インク供給源からのインクがマニホ
ールド部材を介して供給される複数のインク通路と、こ
れらインク通路を構成する圧電素子からなる複数の隔壁
と、これら隔壁の左右1対の側壁に設けられた複数の電
極とを有する記録ヘッドを備え、駆動ICからの駆動信
号をインク噴射させるインク通路に対応する隔壁の電極
に所定微小時間だけ供給することで、隣接する2つの隔
壁がインク通路の容積を拡大するように夫々せん断歪み
により変形した後元の形状に復帰するときに、インク通
路に補充されたインクがその先端の噴射ノズルから噴射
するようになっている。
ットプリンタにおいては、複数のインク通路を形成した
圧電材料からなるヘッド本体101に、これら複数のイ
ンク通路を塞ぐようにカバー板140が固着された記録
ヘッド145がキャリッジ103に固着されている。一
方、キャリッジ103には駆動IC146を取付けたプ
リント基板148が固定され、このプリント基板148
には、駆動IC146に接続された配線パターン104
が形成されている。
のインク通路に対応させて設けたアクチュエータに給電
する為の複数の引出し電極105が形成され、これら複
数の引出し電極105と配線パターン104の複数の端
子とは、可撓性のFPC(フレキシブル・プリント・サ
ーキット)147により電気的に接続されている。
ジェット式記録ヘッド145においては、ヘッド本体1
01の側面に、駆動IC146と複数のアクチュエータ
(電極)とを接続する複数の引出し電極105が露出し
て形成されており、各引出し電極105は、数10μm
の線幅を有し且つ数μmの厚さであることから、記録ヘ
ッド145の組付け作業時やキャリッジ103への取付
け作業時において、引出し電極105がヘッド本体10
1から剥がれ易いこと、また断線し易いことなどの問題
がある。
ーン104の複数の端子と複数の引出し電極105とを
接続するFPC147には、電極数に対応する多数の信
号線が設けられており、そのFPC147をこれら複数
の引出し電極105や配線パターン104に接続する電
気的接続構造が複雑化すること、噴射ノズルから噴射さ
れたインクが配線パターン104や駆動IC146に付
着するのを防止するように、プリント基板148を樹脂
などで保護する場合が多く、この場合には駆動IC14
6で発生した熱の放熱が悪くなること、などの問題があ
る。
極に接続される複数の引出し電極をヘッド本体の内部に
一体的に形成してそれら引出し電極を保護すること、駆
動ICの取付けや電気的接続構造を簡単化すること、駆
動ICの放熱の効率化を図ること、などである。
ット式記録ヘッドの製造方法は、圧電材料製の複数枚の
グリーンシートの焼結体を含むヘッド本体に、インクジ
ェットノズルとインク通路と圧電アクチュエータとを複
数組組み込んだ構造のインクジェット式記録ヘッドを製
造する方法において、複数のグリーンシートの各々にそ
の厚さ方向に貫通する複数の第1引出し電極形成膜を形
成すると共に、表面に近い複数のグリーンシートの各々
にその厚さ方向に貫通する複数の第2引出し電極形成膜
を形成し、それらのグリーンシートを積層する際に、上
下に対応する複数の第1引出し電極形成膜を積層させて
複数組の圧電アクチュエータの電極に接続される複数の
第1引出し電極を形成すると共に、上下に対応する複数
の第2引出し電極形成膜を積層させて複数の第2引出し
電極を形成し、積層した複数のグリーンシートを焼結
し、前記表面側において複数の第1引出し電極の端部と
複数の第2引出し電極の端部とに、複数組の圧電アクチ
ュエータを駆動する駆動ICを接続することを特徴とす
るものである。
数枚の圧電材料製のグリーンシートの各々に、複数の圧
電アクチュエータの複数の電極に対応するように、その
厚さ方向に貫通する複数の第1引出し電極形成膜を形成
すると共に、表面に近い複数のグリーンシートの各々に
その厚さ方向に貫通する複数の第2引出し電極形成膜を
形成する。次に、これらグリーンシートを積層する際
に、上下に対応する複数の第1引出し電極形成膜を積層
させて複数組の圧電アクチュエータの電極に接続される
複数の第1引出し電極を形成すると共に、上下に対応す
る複数の第2引出し電極形成膜を積層させて複数の第2
引出し電極を形成する。次に、この積層された複数枚の
グリーンシートを焼結し、前記表面側において複数の第
1引出し電極の端部と複数の第2引出し電極の端部と
に、複数組の圧電アクチュエータを駆動する駆動ICを
接続する。
る複数の第1引出し電極を簡単に形成でき、表面に近い
複数のグリーンシートを貫通する複数の第2引出し電極
を形成でき、駆動ICを複数の第1,第2引出し電極の
端部に簡単に接続することが できる。また、駆動ICを
表面に設けることから、インク噴射作動により駆動IC
で発生する熱が効率良く伝達されるので、駆動ICの熱
が効果的に放熱される。
は、インクジェットノズルとインク通路と圧電アクチュ
エータとを複数組組み込んだ構造のインクジェット式記
録ヘッドにおいて、圧電材料シートを複数枚積層させた
積層体と、前記複数の圧電材料シートの各々にその厚さ
方向に夫々貫通状に形成され且つ圧電材料シートの積層
方向に接続された複数の第1引出し電極を形成する複数
の第1引出し電極形成膜と、前記積層体の表面に近い複
数の圧電材料シートの各々にその厚さ方向に夫々貫通状
に形成され且つ圧電材料シートの積層方向に接続された
複数の第2引出し電極を形成する複数の第2引出し電極
形成膜と、前記第1引出し電極の端部と第2引出し電極
の端部に夫々接続されて前記積層体の表面に取付けられ
た駆動ICであって、複数組の圧電アクチュエータを駆
動する駆動ICとを備えたことを特徴とするものであ
る。
数の圧電アクチュエータの電極に夫々接続された複数の
第1引出し電極は、積層体の内部において積層体の厚さ
方向に貫通状に形成され、複数の第2引出し電極は表面
に近い複数の圧電材料シートを貫通状に形成され、しか
もそれら第1,第2引出し電極の端部に複数の圧電アク
チュエータを駆動する駆動ICが接続されるため、複数
の第1,第2引出し電極が、記録ヘッドの組付け時やキ
ャリッジへの取付け時に、損傷したり断線することがな
い。
いて図面を参照しながら説明するが、本実施形態は、イ
ンクジェットノズルとインク通路と圧電アクチュエータ
とを複数組組み込んだインクジェット式記録ヘッドの製
造方法及びその記録ヘッドに本発明を適用した場合のも
のである。
製造工程に基づいて順次説明するものとする。但し、イ
ンクジェットノズルが形成される方を前方とする。先
ず、第1工程K1において、図2、図3に示すように、
圧電セラミックスの予焼粉末に、小量の有機バインダ、
可塑剤、分散剤などを加えたスラリーを、成膜装置によ
り厚さ約数10μm の厚膜にし、ヘッド本体1の大きさに
対応する所定のサイズに切断加工して複数枚のグリーン
シート10〜13を作成する。
を形成する複数枚のグリーンシート11の後端部分に、
インク通路32に対応する隔壁31の側面に設ける複数
の電極35,36(図8参照)に対応するように、幅数
10μm で所定長さを有する複数の引出し電極用開口部1
1aを所定ピッチ毎に幅方向(左右方向)に1列状に形
成するとともに、表面に近い内部のグリーンシート12
には、これら開口部11aと同様の開口部12aに加え
て、複数の電極に駆動信号を供給する駆動IC46 の
入力端子部に接続される幅数10μm で所定長さを有する
複数の第2引出し電極用開口部12bを所定ピッチ毎に
幅方向に1列状に形成する。
3には、駆動IC46の出力端子部を接続する幅数10μ
m で所定長さを有する複数の接続電極用開口部13a
と、駆動IC46の入力端子部を接続する幅数10μm で
所定長さを有する複数の接続電極用開口部13bと、前
記複数の第2引出し電極26に接続する幅数10μm で所
定長さを有する複数の接続電極用開口部13cとを、夫
々所定ピッチ毎に幅方向に1列状に形成する。
リーンシート11に対して、開口部11a以外を目隠し
した図示外のメッシュシートを用いて、白金などの金属
の微粉末を樹脂系の液体に分散させた金属ペーストをヘ
ラなどで擦り付けることで、これら複数の引出し電極用
開口部11aを厚さ方向に貫通する複数の引出し電極形
成膜15を形成する。同様にして、複数枚のグリーンシ
ート12に対して複数の引出し電極形成膜15と、複数
の第2引出し電極用開口部12bを厚さ方向に貫通する
複数の第2引出し電極形成膜16とを形成し、また複数
枚のグリーンシート13に対して複数の接続電極用開口
部13a〜13cを厚さ方向に貫通する複数の接続電極
形成膜17〜19を形成する。
ように、複数枚のグリーンシート10〜13をこの順序
で積層する際に、対応する複数の電極形成膜15〜19
を積層させ、熱圧着して生積層体を作製する。次に、第
5工程K5において、その生積層体を、先ず400°C
程度の温度に加熱して、内部に含まれる有機成分を全て
熱分解する脱バインダ処理を施した後、約1000°C以上
の温度で再加熱して焼結する。
ある圧電セラミックスからなるヘッド本体1(これが積
層体に相当する)を作製できるのと同時に、積層した複
数の引出し電極形成膜15と複数の接続電極形成膜17
とを一体化した、圧電アクチュエータの電極に接続され
る複数の引出し電極25と第1接続端子27、複数の第
2引出し電極形成膜16と複数の接続電極形成膜18,
19とを夫々一体化した、第2引出し電極26と第2接
続端子28と第3接続端子29とをヘッド本体1の内部
に夫々形成する。即ち、これら第1〜第3接続端子27
〜29の各々は、ヘッド本体1の表面に露出している。
1の相対向する2つの端面に、直流の高電圧を印加する
ことで、分極を1点鎖線の矢印で示す所定方向38とな
るように形成する分極処理を行なう。その結果、ヘッド
本体1の分極方向38を所定方向、例えば、図5にて上
方に向かう方向に形成できる。
に示すように、溝加工用のカッターを用いて、ヘッド本
体1の下端部に、前後方向に延びる複数の細溝30を、
左右方向に所定ピッチ毎に形成する。このとき、複数の
細溝30の後端部は、隣接する引出し電極25に対応し
ており、細溝30を加工することで、その細溝30内に
引出し電極25が露出する。このとき、これら複数の細
溝30を仕切る複数の隔壁31が形成されるとともに、
1つおきの細溝30でインク通路32が形成される。
ように、各細溝30の側面の下半部分をマスキングシー
ル(2点鎖線で図示)により夫々マスキングしておき、
白金などの金属を蒸着させることで電極35,36を形
成する。電極35,36は、細溝30内に露出している
引出し電極25の端部におのずと接続する。その後、不
要なマスキングシールを取り外す。
る側面の上半部分には、接地される電極35が形成さ
れ、各隔壁31のインク通路32でない細溝30に面す
る側面の上半部分には、後述する駆動IC46からの駆
動電圧Vが供給される電極36が形成される。ここで、
各電極35,36の各々は対応する引出し電極25に接
続されている。また、インク通路32の両側の隔壁31
と、それら隔壁31の側面に形成された電極35,36
などで圧電アクチュエータが構成されている。
路32に隣接する2つの隔壁31の電極36に、後述す
る駆動IC46から出力される駆動電圧Vが供給される
と、インク通路32の右側の隔壁31の上半部分が、分
極方向38と直交する右側にせん断変形(厚みすべり変
形)するので、その隔壁31としては略く字状に変形
し、同様にして、インク通路32の左側の隔壁31の上
半部分が左側にせん断変形して、隔壁31としては略く
字状に変形する。このとき、図示外のインク供給源から
のインクがインク通路32に補充され、その後電極36
への駆動電圧Vの供給が停止されたときに、隔壁31の
せん断変形が解除されるのに伴って、インク通路32の
インクがインクジェットノズル42から噴射される。
すように、カバー板40をヘッド本体1の複数の細溝3
0を覆うように接着固定するとともに、複数のインクジ
ェットノズル42を形成したノズル形成板41をヘッド
本体1の前端面に接着固定する。これにより、インクジ
ェットノズル42とインク通路32と圧電アクチュエー
タとを複数組組み込んだ構造の記録ヘッド45を作製で
きる。ここで、そのカバー板40の後端側部分には、図
11に示すように、その幅方向に延びるインク供給用の
切欠き40aが形成されており、このインク供給用切欠
き40aには、図示外のインクカートリッジに接続され
るインク供給部材を取付けるようになっている。
に示すように、複数の電極36に駆動信号を供給する駆
動IC46を、その出力端子部を複数の第1接続端子2
7に、またその入力端子を複数の第2接続端子28にロ
ウ付けにより接続するのと同時にヘッド本体1に、接着
材などにより取付ける。また、図12に示すように、複
数の第3接続端子29をFPC(フレキシブル・プリン
ト・サーキット)47の一端部にロウ付けにより接続す
る。更に、記録ヘッド45の後端部をプリント基板48
に接着材などにより取付け、FPC47の他端部をその
プリント基板48に形成した配線パターン(図示略)に
接続することで、記録ヘッド45をキャリッジ(図示
略)にユニット化して取付けることができる。FPC4
7はクロック信号線、データ信号線、電圧線及びアース
線を備えたものであり、駆動IC46は、クロック信号
線から供給された連続するクロックパルスに基づいて、
データ信号線に現れるデータからどのノズル42からイ
ンク噴射を行うべきかを判断し、対応する引出し電極2
5に電圧線の電圧を印加する。
ー板40Aを、複数のグリーンシートを積層して焼結に
より作製する一方、ヘッド本体1Aの細溝30Aに対応
する複数の細溝50を形成し、ヘッド本体1Aの分極方
向38と反対の分極方向51となるように分極処理し、
前記接地側の電極35に対応する電極52と、前記駆動
側の電極36に対応する電極53とを、これら2つの細
溝30A,50に亙って一体的に形成してもよい。
ンシート10〜13を複数枚積層させてヘッド本体1を
形成する為に、一部のグリーンシート11〜12にその
厚さ方向に貫通するように複数の引出し電極形成膜15
を形成し、グリーンシート10〜13を積層する際に、
対応する複数の引出し電極形成膜15を積層させて圧電
アクチュエータの電極35,36に接続される複数の引
出し電極25を形成するので、それら複数の引出し電極
25をヘッド本体1の内部に一体的に形成することがで
き、複数の引出し電極25を損傷や断線から確実に保護
することができる。
のグリーンシート12に、複数の第2引出し電極形成膜
16を形成し、前記複数の引出し電極25と第2引出し
電極26とに、圧電アクチュエータを駆動する駆動IC
46を接続するので、駆動IC46をヘッド本体1に取
付ける際に、駆動IC46とこれら複数の引出し電極2
5や第2引出し電極26に同時に接続できる。更に、駆
動IC46をヘッド本体1の表面に設けることから、イ
ンク噴射作動により駆動IC46で発生する熱がヘッド
本体1に効率良く伝達されるので、駆動IC46の熱が
効果的に放熱できるとともに、その熱でインク通路32
のインクの温度が上昇してその粘性が低くなり、インク
噴射性能が向上する。
プリント基板48の配線パターンに接続する為の複数の
第2引出し電極26をヘッド本体1に形成し、それら第
2引出し電極26に接続された第3接続端子29をヘッ
ド本体1の表面に夫々露出させたので、これら第2引出
し電極26を介して駆動IC46の入力端子部に接続さ
れる信号線は、データ信号や制御信号などの数本なの
で、これら第3接続端子29とプリント基板48の配線
パターンとの電気的接続構造を簡単化することができ
る。
前記複数の第3接続端子29をヘッド本体1の後端部に
形成するようにし、記録ヘッド45の後端部をプリント
基板48に取付ける際に、これら第3接続端子29をプ
リント基板48の配線パターンにロウ付けやワイヤーボ
ンディングなどで同時に接続することで、FPC47を
省略するようにしてもよい。更に、熱により泡を発生し
てインクを噴射する記録ヘッドなど、種々のインクジェ
ット式記録ヘッドの製造方法及びその記録ヘッドに本発
明を適用することが可能である。
の製造方法によれば、複数のグリーンシートの各々にそ
の厚さ方向に貫通する複数の第1引出し電極形成膜を形
成すると共に、表面に近い複数のグリーンシートの各々
にその厚さ方向に貫通する複数の第2引出し電極形成膜
を形成し、それらのグリーンシートを積層する際に、上
下に対応する複数の第1引出し電極形成膜を積層させて
複数組の圧電アクチュエータの電極に接続される複数の
第1引出し電極を形成すると共に、上下に対応する複数
の第2引出し電極形成膜を積層させて複数の第2引出し
電極を形成するため、それら複数の第1,第2引出し電
極を内部に一体的に容易に形成することができ、記録ヘ
ッドを小型に製造できるだけでなく、複数の第1,第2
引出し電極を損傷や断線から確実に保護することができ
る。
数の第1,第2引出し電極を形成してから、前記表面側
において複数の第1引出し電極の端部と複数の第2引出
し電極の端部とに複数組の圧電アクチュエータを駆動す
る駆動ICを接続するので、駆動ICをヘッド本体に取
付ける際に、駆動ICをこれら複数の第1,第2引出し
電極に同時に接続できる。更に、駆動ICを表面に設け
ることから、インク噴射作動により駆動ICで発生する
熱が効率良く伝達されるので、駆動ICの熱が効果的に
放熱できる。
よれば、圧電材料シートを複数枚積層させた積層体と、
前記複数の圧電材料シートの各々にその厚さ方向に夫々
貫通状に形成され且つ圧電材料シートの積層方向に接続
された複数の第1引出し電極 を形成する複数の第1引出
し電極形成膜と、前記積層体の表面に近い複数の圧電材
料シートの各々にその厚さ方向に夫々貫通状に形成され
且つ圧電材料シートの積層方向に接続された複数の第2
引出し電極を形成する複数の第2引出し電極形成膜と、
前記第1引出し電極の端部と第2引出し電極の端部に夫
々接続されて前記積層体の表面に取付けられた駆動IC
であって、複数組の圧電アクチュエータを駆動する駆動
ICとを備えているため、複数の第1,第2引出し電極
が、記録ヘッドの組付け時やキャリッジへの取付け時
に、損傷したり断線することがない。また、配線の一部
が外に出ないので、記録ヘッドを小型化できる。
ICを設け、前記複数の第1,第2引出し電極を駆動I
Cに接続したので、駆動ICを積層体に取付けるのと同
時に、駆動ICを複数の第1,第2引出し電極に接続で
きる。また、複数の第2引出し電極を介して駆動ICの
入力端子部に接続される信号線は、データ信号線や電圧
線などの数本なので、これら端子と電気系の接続コード
との電気的接続構造を簡単化することができる。
ヘッドの製造工程を示す工程表である。
グリーンシートの斜視図である。
グリーンシートの縦断側面図である。
面図である。
図である。
る。
である。
の斜視図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 圧電材料製の複数枚のグリーンシートの
焼結体を含むヘッド本体に、インクジェットノズルとイ
ンク通路と圧電アクチュエータとを複数組組み込んだ構
造のインクジェット式記録ヘッドを製造する方法におい
て、複数のグリーンシートの各々に その厚さ方向に貫通する
複数の第1引出し電極形成膜を形成すると共に、表面に
近い複数のグリーンシートの各々にその厚さ方向に貫通
する複数の第2引出し電極形成膜を形成し、 それらのグリーンシートを積層する際に、上下に対応す
る複数の第1引出し電極形成膜を積層させて複数組の圧
電アクチュエータの電極に接続される複数の第1引出し
電極を形成すると共に、上下に対応する複数の第2引出
し電極形成膜を積層させて複数の第2引出し電極を形成
し、 積層した複数のグリーンシートを焼結し 、前記表面側において複数の第1引出し電極の端部と複数
の第2引出し電極の端部とに、複数組の圧電アクチュエ
ータを駆動する駆動ICを接続する ことを特徴とするイ
ンクジェット式記録ヘッドの製造方法。 - 【請求項2】 インクジェットノズルとインク通路と圧
電アクチュエータとを複数組組み込んだ構造のインクジ
ェット式記録ヘッドにおいて、圧電材料シートを複数枚積層させた積層体と、 前記複数の圧電材料シートの各々にその厚さ方向に夫々
貫通状に形成され且つ圧電材料シートの積層方向に接続
された複数の第1引出し電極を形成する複数の第1引出
し電極形成膜と、 前記積層体の表面に近い複数の圧電材料シートの各々に
その厚さ方向に夫々貫通状に形成され且つ圧電材料シー
トの積層方向に接続された複数の第2引出し電極を形成
する複数の第2引出し電極形成膜と、 前記第1引出し電極の端部と第2引出し電極の端部に夫
々接続されて前記積層体の表面に取付けられた駆動IC
であって、複数組の圧電アクチュエータを駆動する駆動
ICと、 を備えたことを特徴とするインクジェット式記録ヘッ
ド。
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