JP3413216B2 - インクジェット式記録ヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットプリン
ターに用いる印字ヘッドに関する。 【０００２】 【従来の技術】従来のインクジェット式印字ヘッドは、
特公昭６０−８９５３号に示されたように、インクタン
クを構成する容器の壁面に複数のノズル開口を形成する
と共に、各ノズル開口と対向するように伸縮方向を一致
させて圧電素子を配設して構成されている。この印字ヘ
ッドは、駆動信号を圧電素子に印加して圧電素子を伸縮
させ、この時に発生するインクの動圧によりインク滴を
ノズル開口から吐出させて印刷用紙にドットを形成する
ものである。 【０００３】このような形式の印字ヘッドに於いては、
液滴の形成効率や飛翔力が大きいことが望ましい。しか
しながら、圧電素子の単位長さ、及び単位電圧当りの伸
縮率は極めて小さいため、印字に要求される飛翔力を得
るには高い電圧を印加することが必要となり、駆動回路
や電気絶縁対策が複雑化するという問題がある。 【０００４】このような問題を解決するため、特開昭６
３−２９５２６９号に示されているように、電極と圧電
材料とを交互にサンドイッチ状に積層し同時焼結したイ
ンクジェット印字ヘッド用の圧電素子が提案されてい
る。この圧電素子によれば電極間距離を可及的に小さく
することが出来るため、駆動信号の電圧を下げることが
出来るという効果がある。 【０００５】このような圧電素子は端面が平面であるた
め、内部電極と接続する表面電極が２平面にわたる場
合、稜の部分で電極切れが発生しやすい。そのため前述
した特開昭６３ー２９５２６９号では、内部電極と接続
する側の端面の稜を面取りする方法が用いられている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
６３ー２９５２６９号ではこの圧電素子を用いたインク
ジェット式印字ヘッドの具体的な例については述べられ
ていない。更に特開昭６３ー２９５２６９号では内部電
極と接続する面の片方の稜のみしか面取りされていない
ため、この圧電素子を用いて印字ヘッドを構成する場
合、圧電素子の端面と他の部材、例えばインクタンクを
構成する容器に接着剤を用いて接合する場合、面取りさ
れていない稜から接着剤がはみだし、はみだした接着剤
がインクタンクを構成する容器等に付着し、インクに与
える動圧を減じ、インクの飛翔特性を著しく劣化させ、
印字品質が劣化する要因となった。 【０００７】また、面取りされていない稜は欠けを生じ
易く、欠けによりできる微量の粉末は、高精度の加工、
組立、接合を必要とするインクジェット式印字ヘッドに
おいては、ゴミ、ホコリ等とが混入したのと同じく飛翔
特性の劣化、分留りの低下を招きやすい。 【０００８】本発明は、この様な問題に鑑みなされたも
のであって、その目的とするところは、安定した飛翔特
性を有し高印字品質を実現し、かつ分留りを向上した低
コストのインクジェット式印字ヘッドを提供することに
ある。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
式記録ヘッドの製造方法は、インクを吐出する複数のノ
ズル開口と、該複数のノズル開口にそれぞれ連通する複
数のインク室と、一端が前記複数のインク室の一部を構
成する弾性板に当接し、他端が固定台に固定された複数
の圧電素子と、該複数の圧電素子に駆動信号を供給する
ことにより各々の前記インク室を変動させ前記ノズル開
口からインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドの
製造方法において、２つの極の内部電極と圧電材料を交
互に積層することにより形成された前記複数の圧電素子
の母体である圧電素子の前記弾性板に接着される複数の
稜部を面取りする工程と、前記工程により面取りされた
稜部の少なくとも１つを除いて前記内部電極と導通する
表面電極で前記母体である圧電素子の表面を覆う工程
と、前記表面電極を形成した後、前記母体である圧電素
子をスリットで分割して前記複数の圧電素子を形成する
工程とを備えたことを特徴とするものである。 【００１０】 【００１１】 【実施例】図１に本発明に於けるインクジェット式印字
ヘッドの実施例の断面図を示す。１はノズルプレート、
２はノズル、３はインク室、４は構造部材である弾性
体、５は接着剤、６は圧電素子、７、８は表面電極、９
ａ、９ｂは内部電極群、１０は固定台、１１は表面電極
７のリード線、１２は表面電極８のリード線、１３はヘ
ッドフレーム、１４は金属薄板である。 【００１２】図２から図５は図１の実施例の圧電素子６
が固定台１０に固定されるまでの工程を示す図であり、
図をもとに説明を加える。図２は、圧電素子６の端面１
５ａを切断、もしくは研磨された状態を示した図であ
り、稜１６、１７、１８、１９は鋭角になっている。次
に、稜１６、１７、１８、１９を切断、もしくは研磨に
より面取りを行う（図３）更に、面取りされた稜１６、
１９を覆わないように、スパッタ、蒸着、もしくはメッ
キ等により、圧電素子６の表面をメタライズし、表面電
極７、８を形成する。（図４） 特に端面１５ａ、１５
ｂには、それぞれ内部電極群９ａ、９ｂが露出している
から、表面電極７、８をメタライズすることで電導が図
れる。その後、固定台１０と接合する。（図５）この固
定台１０と接合された圧電素子６は、図１に示すよう
に、接着剤５により端面１５ａと弾性体４と接合する。
この接合された状態をより分かりやすくするため、図６
に圧電素子６と弾性体４の接合部を拡大して示す。圧電
素子６の端面１５ａと弾性体４の接合部は接着剤５によ
り接合される際、面取りされた稜１７、もしくは図６に
は図示されていないが同じく面取りされた稜１６におい
てメニスカス２０が形成され、接着剤５のはみ出しを防
止する。 【００１３】このように構成された図１の印字ヘッドで
は、図示されない駆動手段により、表面電極７、８の間
に電圧を印加すると、圧電素子６は縮少する。この圧電
素子６の伸縮は弾性板４をとおして、金属薄膜１４をた
わませ、インク室３を膨張させる。その後表面電極７、
８間の電圧を減ずることにより圧電素子６を伸長させイ
ンク室３のインクを圧し、圧せられたインクはノズル１
より、インク滴となり飛翔し、ノズルプレート２の対面
する受像紙に印写され、文字、図形等を形成する。 【００１４】また本実施例では接着剤５にエポキシ系の
接着剤を用い、はみ出しを防止するための面取りの量
は、５から４０μｍの面取り量でメニスカスが形成され
充分な効果が得られたが、他の接着剤を用いるとき、そ
の粘度、表面張力により最適量が異なる。 【００１５】また本実施例では、面取りを施すことによ
り、高粘度の接着剤のときより低粘度の接着剤の時のほ
うが接着剤のはみ出す量が減少し、より効果があった。 【００１６】また本実施例では、面取りは図２の稜１
６、１７、１８、１９について行い、接着剤のはみ出し
防止に稜１６、１７が有効であることを説明したが、稜
１８、１９を面取りすることにより、表面電極７、８の
形成、圧電素子６と固定台１０との接合、圧電素子６と
弾性板４との接合においては、作業中の稜の欠けが著し
く減少した。また本実施例では圧電素子６の端面１５ａ
の稜１６、１７以外の稜については面取りを施さなくて
も、接着剤のはみ出し防止に対して充分な効果が得られ
たが、用いる接着剤、必要とする圧電素子の変異特性
（例えば圧電素子の変位する量が本実施例に比し極端に
少ない場合）等により他の稜についても面取りを行うこ
とによって、効果が得られる。更に前述した以外の稜に
ついても面取りすることにより、さらに稜の部分の欠け
が減少した。 【００１７】また本実施例の印字ヘッドでは１個のノズ
ルを有する印字ヘッドとして説明してきたが、実際には
図１に示す印字ヘッドが複数個並設され、複数ノズルを
有する印字ヘッドを構成する。具体的には、図５の固定
台１０に、図４で示す圧電素子６が複数個、隣合う圧電
素子と接触しないように一定間隔で接合し、圧電素子と
同数で、同間隔で並設される弾性板４（但し弾性板４に
は各々対応するノズル１、インク室３を有する。）と接
合される。 【００１８】また複数ノズルを有する印字ヘッドは、一
つの圧電素子に複数の切込みを入れることにより構成す
ることもできる。図７から図１１は、その行程を示す図
であり、図を基に説明を加える。 【００１９】図７は圧電素子１０１の端面１０３ａを切
断、もしくは研磨された状態を示した図であり、稜１０
４、１０５、１０６、１０７は鋭角になっている。次
に、稜１０４、１０５、１０６、１０７を切断、もしく
は研磨により面取りを行う。（図８）更に、面取りされ
た稜１０４、１０７を覆わないように、スパッタ、蒸
着、もしくはメッキ等により、圧電素子１０１の表面を
メタライズし、表面電極１０８、１０９を形成する。
（図９） 特に端面１０３ａ、１０３ｂにはそれぞれ内
部電極群１０２ａ、１０２ｂが露出しており、表面電極
１０８、１０９をメタライズすることで電導が図れる。
その後、固定台１１０と接合する。（図１０）この固定
台１１０と接合された圧電素子１０１を、固定砥粒の外
周刃や、遊離砥粒による切削加工方法等により切込みを
いれる。（図１１） 切り込まれた圧電素子１０１は切
り込みにより分断された圧電素子と同数で、同間隔で並
設される図１に示すような弾性板４（但し弾性板４には
各々対応するノズル１、インク室３を有する。）と接着
剤により各々接合される。このように複数のノズルを有
する印字ヘッドにおいても、圧電素子の面取りされた稜
による接着剤のメニスカスは形成され、接着剤のはみ出
しを防止する。 【００２０】図１２は、本発明のインクジェット式印字
ヘッドの別の実施例の断面図を示す図である。２０１は
ノズルプレート、２０２はノズル、２０３はインク室、
２０４は構造部材である弾性体、２０５は接着剤、２０
６は圧電素子、２０７、２０８は表面電極、２０９ａ、
２０９ｂは内部電極群、２１０は固定台、２１１はヘッ
ドフレーム、２１２は金属薄板、２１３は表面電極２０
７のリード線、２１４は表面電極２０８のリード線であ
る。図１２の印字ヘッドを構成する方法は前述した印字
ヘッドと同じため、ここでは特に説明は省くが、弾性板
２０４と接合される圧電素子２０６の端面とその対向す
る端面については特に表面電極を形成する必要はない。
図１２の印字ヘッドにおいては、図示されない駆動手段
により、表面電極２０７、１０８の間に電圧を印加する
と、圧電素子２０６は伸長し、インク室２０３のインク
を圧し、圧せられたインクはノズル２０１より、インク
滴となり飛翔し、ノズルプレート２０２の対面する受像
紙に印写され、文字、図形等を形成する。このようなヘ
ッドにおいても各稜の面取りを行うことにより欠けの防
止ができる。また弾性板２０４と接着剤２０５により接
合される圧電素子２０６の端面の稜を面取りすることに
より、接着剤２０５のメニスカスが形成され、接着剤２
０５のはみ出しを防止する。更に固定板２１０と接着剤
２０５により接合される圧電素子２０６の端面の稜を面
取りし、接着剤２０５のはみ出しを防止することによ
り、表面電極２０７、２０８のリード線２１３、２１４
の接続不良が減少した。 【００２１】以上本発明のインクジェット式印字ヘッド
について実施例を述べたが、実施例に用いられた圧電素
子は特に積層振動子に限るものではなく、単層の振動子
でも同様の効果が得られた。 【００２２】 【発明の効果】本発明は、振動板に接合する圧電素子の
稜部が面取りされていることにより、接着材が振動板へ
付着することを防ぐ特徴を持つ。振動板に接着材が付着
することを防ぐことにより、安定した振動を確保するこ
とができる。これにより、インクの飛翔特性を良好にす
ることができる。また、振動板に垂直方向に延びる電極
を複数積層した圧電素子において、振動板に接合される
圧電素子の稜部が面取りされ、更に面取りされた部分が
表面電極で覆われていることで、圧電素子の内部電極へ
の導通を簡易な構成で実現することができ、更に面取り
せずに電極で覆う場合よりも欠け等でおこる組立工程時
の表面電極の断線防止効果があり、分留りの高い低コス
トのインクジェット式印字ヘッドを提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明のインクジェット式印字ヘッドの一実施
例の構造を示す断面図。 【図２】本発明のインクジェット式印字ヘッドの製造工
程を示す図。 【図３】本発明のインクジェット式印字ヘッドの製造工
程を示す図。 【図４】本発明のインクジェット式印字ヘッドの製造工
程を示す図。 【図５】本発明のインクジェット式印字ヘッドの製造工
程を示す図。 【図６】本発明のインクジェット式印字ヘッドの接着部
の拡大図。 【図７】本発明の複数ノズルを有するインクジェット式
印字ヘッドの製造工程を示す図。 【図８】本発明の複数ノズルを有するインクジェット式
印字ヘッドの製造工程を示す図。 【図９】本発明の複数ノズルを有するインクジェット式
印字ヘッドの製造工程を示す図。 【図１０】本発明の複数ノズルを有するインクジェット
式印字ヘッドの製造工程を示す図。 【図１１】本発明の複数ノズルを有するインクジェット
式印字ヘッドの製造工程を示す図。 【図１２】本発明のインクジェット式印字ヘッドの別の
実施例の構造を示す断面図。 【符号の説明】 １ ノズルプレート ２ ノズル ３ インク室 ４ 弾性板 ５ 接着剤 ６ 圧電素子 ７ 表面電極 ８ 表面電極 １０ 固定台 １６〜１９ 稜

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 インクを吐出する複数のノズル開口と、
   該複数のノズル開口にそれぞれ連通する複数のインク室
   と、一端が前記複数のインク室の一部を構成する弾性板
   に当接し、他端が固定台に固定された複数の圧電素子
   と、該複数の圧電素子に駆動信号を供給することにより
   各々の前記インク室を変動させ前記ノズル開口からイン
   クを吐出するインクジェット式記録ヘッドの製造方法に
   おいて、 ２つの極の内部電極と圧電材料を交互に積層することに
   より形成された前記複数の圧電素子の母体である圧電素
   子の前記弾性板に接着される複数の稜部を面取りする工
   程と、 前記工程により面取りされた稜部の少なくとも１つを除
   いて 前記内部電極と導通する表面電極で前記母体である
   圧電素子の表面を覆う工程と、 前記表面電極を形成した後、 前記母体である圧電素子を
   スリットで分割して前記複数の圧電素子を形成する工程
   とを備えたインクジェット式印字ヘッドの製造方法。