JP3567989B2

JP3567989B2 - インクジェット式記録ヘッド

Info

Publication number: JP3567989B2
Application number: JP2003097795A
Authority: JP
Inventors: 強北原
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-04-01
Filing date: 2003-04-01
Publication date: 2004-09-22
Anticipated expiration: 2017-06-26
Also published as: JP2003260799A

Description

【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、圧力発生室の一方の面を振動板で封止し、この振動板を縦振動モードの圧電振動子により圧力発生室を膨張、収縮させてノズル開口からインク滴を発生させるインクジェット式記録ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、特許文献１に示されたような縦振動モードの圧電振動子をインクジェット式記録ヘッドの駆動に使用すると、圧電振動子と振動板との当接面積を極めて小さくできるため、１ユニット当たり１８０ＤＰＩ以上の解像度を実現できる。
【０００３】
縦振動モードの圧電振動子Ａは、図８に示したように一方の極となる内部電極Ｂと、他方の極となる内部電極Ｃとを圧電材料Ｄを介してサンドイッチ状に積層し、一方の内部電極Ｂを先端側に、また他方の内部電極Ｃを後端側に露出させて、各端面でセグメント電極Ｅ、及び共通電極Ｆに接続した圧電定数ｄ３１のものとして構成され、固定基板Ｇに一定のピッチで配列、固定して構成され、セグメント電極Ｅと共通電極ＦとにフレキシブルケーブルＨの導電パターンを接続して外部駆動回路からの信号を供給するように構成されている。
【特許文献１】特開平５−１０４７１５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
後端側に形成される共通電極Ｆは、すべての圧電振動子Ａの駆動電流が流れるため、これの抵抗を可及的に小さくする目的で、圧電振動子Ａの上面、後端面、及び裏面の３面に導電層Ｆ１〜Ｆ３を形成し、後端側を一部残すように櫛歯状に歯割りして、導電路を確保するように構成されている。なお、図中符号Ｊは、圧電振動子Ａによりインクの加圧を受けてインク滴を吐出する流路ユニットを示す。
このため、圧電振動子Ａの先端面、後端面、及び表裏両面の４面に外部接続用の電極層を必要とし、これらの外部電極層は、インクに対する耐腐蝕性や半田付けの容易さを確保する目的で金が使用されている。このため、高速駆動を可能ならしめるため電極層の抵抗を下げるために電極層を厚く形成しようとすると、電極形成にコストが掛かるという問題がある。
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外部接続用の電極層を３面として、高価な電極材料の使用料を低減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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために本発明においては、変位軸方向に延びる２つの極の内部電極を圧電材料を挟んで交互に積層され、一方の極となる前記内部電極が先端面に延び、また他方の極となる前記内部電極が後端面に延びて圧電定数ｄ31を有する複数の圧電振動子を、その後端側を固定基板に固定し、また前記圧電振動子の前記先端面を圧力発生室の一部を構成する弾性板に当接させ、フレキシブルケーブルにより前記圧電振動子のそれぞれに駆動信号を供給して前記圧力発生室の容積を膨張、収縮させてノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記固定基板の少なくとも前記圧電振動子の固定面が導電性を有し、また前記圧電振動子の前記先端面、及び前記固定基板に接着されていない側の面に、隣接する前記圧電振動子と電気的に独立し、かつ前記フレキシブルケーブルに接続されるセグメント電極が形成され、また前記セグメント電極から一定の間隔をおいて前記固定基板に接着されていない側の面から前記圧電振動子の前記後端面に延びた共通電極が形成され、さらに前記共通電極と前記固定基板とが導電性接着手段により導通され、前記圧電振動子の列の少なくとも一端側の圧電振動子の固定基板に接着されていない面の前記共通電極と同一の面に、前記フレキシブルケーブルのアース用の導電パターンが接合されている。
【０００６】
【作用】
圧電振動子の共通電極自体、及び導電性を有する固定基板とにより並列接続して電気抵抗を低減させて、圧電振動子に形成する共通電極を２面だけに形成することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１、図２は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ものであって、流路ユニット１は、ノズル開口２を一定ピッチで穿設したノズルプレート３と、ノズル開口２に連通する圧力発生室４、これにインク供給口５を介してインクを供給するリザーバ６を備えた流路形成基板７と、圧電振動ユニット８の縦振動モードの各圧電振動子９の先端に当接して圧力発生室４の容積を膨張、縮小させる弾性板１０とを一体に積層して構成されている。
【０００８】
流路ユニット１は、高分子材料の射出成形等により構成されたホルダー１１の開口面１２に、また圧電振動ユニット８は外部からの駆動信号を伝達するフレキシブルケーブル１３に接続された上で収容室１４に収容され、それぞれのホルダ１１との当接面を接着剤により固定され、ノズルプレート側にシールド材を兼ねる枠体１５を挿入して記録ヘッドに構成されている。
【０００９】
縦振動モードの圧電振動子９は、先端側から固定基板１６との固定領域の手前まで延びる一方の極となる内部電極２１と、先端近傍から後端まで延びる他方の極となる内部電極２２とを圧電材料２３を介してサンドイッチ状に積層し、一方の内部電極２１を先端側で、また他方の内部電極２２を後端側で露出させて、圧電定数ｄ３１のものとして構成されている。
【００１０】
一方の内部電極２１は、先端面から圧電振動子９の中央近傍まで導電層を形成してなるセグメント電極２４に、また他方の内部電極２２は、後端面から圧電振動子９の中央部で、かつセグメント電極２４の後端側と一定の間隔２５を有するように導電層を形成してなる共通電極２６に接続されている。
【００１１】
一方、固定基板１６は、導電性材料、たとえば不錆鋼や、セラミックスの表面に金属層を形成して構成され、これの表面に圧電振動子９を圧力発生室４の配列ピッチに一致させて固定するとともに、圧電振動子９の共通電極２６の後端面２６ａと導電性接着剤や、半田ペーストの導電接合部２７により導電的に接続されている。
【００１２】
そして、これら圧電振動子９の列の少なくとも一端側には、図３、図４に示したように圧電振動子９と同様に構成、つまり先端側から固定基板１６との固定領域の手前まで延びる一方の極となる内部電極２１と、先端近傍から後端まで延びる他方の極となる内部電極２２とを圧電材料２３を介してサンドイッチ状に積層し、一方の内部電極２１を先端側で、また他方の内部電極２２を後端側で露出させ、さらに内部電極２１は、先端面から圧電振動子９の中央近傍まで導電層を形成してなるセグメント電極２４に、また他方の内部電極２２は、後端面から圧電振動子９の中央部で、かつセグメント電極２４の後端側と一定の間隔２５を有するように導電層を形成してなる共通電極２６に接続し、圧電振動子９よりも若干幅広に形成されたダミー圧電振動子９’が固定されている。
【００１３】
振動子ユニット８の各圧電振動子９のセグメント電極２４、共通電極２６は、半田層２８、２９を介してフレキシブルケーブル１３の導電パターンに接続されている。
【００１４】
フレキシブルケーブル１３は、図５に示したように振動子ユニット８の両端のダミーの圧電振動子９’、９’の幅に一致するアース用の導電パターン３１、３１と、圧電振動子９、９、９‥‥のセグメント電極２４に対応する駆動信号供給用の導電パターン３２、３２、３２、‥‥をベース材３３に形成して構成されている。
【００１５】
この実施例において、フレキシブルケーブル１３を介して外部駆動回路から駆動信号を供給すると、インク滴を吐出させるべき圧電振動子９は、フレキシブルケーブル１３の導電パターン３２、及びセグメント電極２４を介して一方の極となる内部電極２１に、またアース用導電パターン３１、固定基板１６、及び共通電極２６を介して他方の極となる内部電極２２に駆動信号を受け、圧電定数Ｄ３１による変位によりノズル開口２からインク滴を吐出させる。
【００１６】
このように、各圧電振動子９は、その共通電極２６が半田ペーストの導電接合部２７により導電性を有する固定基板１６に接合されて並列に接続されているため、小さな抵抗でフレキシブルケーブル１６のアース用導電パターンに接続することになる。
【００１７】
次に上述の圧電振動子ユニット８の製造方法を図６、７に基づいて説明する。先端から活性領域の終端側まで延びる一方の極となる内部電極となる導電材料４１と、後端から先端近傍まで延びる他方の極となる内部電極となる導電材料４２を、圧電材料４３をはさみながら積層し、乾燥後に焼成して形成された圧電振動板４４、４４を２枚を用意する（図６（Ｉ））。
【００１８】
この圧電振動板４４、４４を２枚重ね合わせ、露出している表面と裏面の、セグメント電極と共通電極との境界領域にマスク材４５、４５を固定し（図４（ＩＩ））、全周に外部接続用電極形成材料を蒸着して電極層４６、４７を形成する（図４（ＩＩＩ））。
【００１９】
蒸着が終了した段階で、２枚の圧電振動板４４、４４を分離し、またマスク材４５、４５を除去すると、先端面、後端面、及び一方の表面の３面にだけ導電層が形成された２枚の圧電振動板５０、５０を得ることができる（図４（ＩＶ））。
【００２０】
他方の内部電極５２だけが形成された領域、つまり不活性領域を、金属や、固定面に導電層が形成された固定基板５３を位置決めして（図７（Ｉ））に接着剤で固定し、圧電振動板５０の端面５０ａと固定基板５３とを導電性接着剤、または半田ペースト５４により導電接続する。
【００２１】
ついで、ダイシングソウやワイヤソウの切断具５５により、自由端側の先端から少なくともセグメント電極となる導電層４６と導電材料４１の後端側までスリット５６、５６、５６、‥‥を形成し、圧電振動子９としての振動領域と、セグメント電極となる領域を櫛歯状に切分けると、圧電振動子ユニットが完成する。
【００２２】
なお、スリット５６、５６、５６、‥‥を形成する際、両端部を若干幅広に切り出して振動関与しない若干幅広なダミーの圧電振動子９’、９’を形成し、また導電層４７を連続した状態で残すと、共通電極の電気抵抗を下げるのに役立つ。
【図面の簡単な説明】
【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組み立て斜視図である。
【図２】同上装置の断面構造を示す図である。
【図３】同上記録ヘッドのダミーの圧電振動子とフレキシブルケーブルの接続構造を示す断面図である。
【図４】図（イ）、（ロ）は、それぞれ同上記録ヘッドに用いる圧電振動ユニットの一実施例を示す斜視図である。
【図５】フレキシブルケーブルの一実施例を示す図である。
【図６】図（Ｉ）乃至（ＩＶ）は、それぞれ同上記録ヘッドに用いる振動子ユニットの製造工程の内、電極形成工程を示す図である。
【図７】図（Ｉ）乃至（ＩＩＩ）は、それぞれ同上記録ヘッドに用いる振動子ユニットの製造工程の内、分割工程までを示す図である。
【図８】圧電定数ｄ３１の圧電振動子を使用した従来のインクジェット式記録ヘッドの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１流路ユニット８振動子ユニット９圧電振動子９’ ダミーの圧電振動子１３フレキシブルケーブル１６固定基板２４セグメント電極２６共通電極２７導電接合部２７

Claims

変位軸方向に延びる２つの極の内部電極を圧電材料を挟んで交互に積層され、一方の極となる前記内部電極が先端面に延び、また他方の極となる前記内部電極が後端面に延びて圧電定数ｄ31を有する複数の圧電振動子を、その後端側を固定基板に固定し、また前記圧電振動子の前記先端面を圧力発生室の一部を構成する弾性板に当接させ、フレキシブルケーブルにより前記圧電振動子のそれぞれに駆動信号を供給して前記圧力発生室の容積を膨張、収縮させてノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドにおいて、
前記固定基板の少なくとも前記圧電振動子の固定面が導電性を有し、また前記圧電振動子の前記先端面、及び前記固定基板に接着されていない側の面に、隣接する前記圧電振動子と電気的に独立し、かつ前記フレキシブルケーブルに接続されるセグメント電極が形成され、また前記セグメント電極から一定の間隔をおいて前記固定基板に接着されていない側の面から前記圧電振動子の前記後端面に延びた共通電極が形成され、さらに前記共通電極と前記固定基板とが導電性接着手段により導通され、
前記圧電振動子の列の少なくとも一端側の圧電振動子の固定基板に接着されていない面の前記共通電極と同一の面に、前記フレキシブルケーブルのアース用の導電パターンが接合されているインクジェット式記録ヘッド。
前記内部電極の一方が前記圧電振動子の先端面に露出し、前記内部電極の他方が前記圧電振動子の後端面に露出している請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
前記導電性接着手段が、半田ペーストである請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
前記導電性接着手段が、導電性接着剤である請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
前記固定基板が、防錆鋼により形成されている請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
前記固定基板が、セラミックの表面に金属層を形成して構成されている請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
前記圧電振動子の列の少なくとも一端側に振動しないダミー振動子が形成されている請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。