JP3591571B2 - インクジェット式記録ヘッド、及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、複数の圧電振動子を共通の基板に列状に配置した圧電振動子ユニット、より詳細には圧力発生室の一方の面が振動板で封止されたインクジェット式記録ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット式記録ヘッドの圧力発生室を膨張、収縮させる圧電振動子は、共通内部電極と、個別内部電極とを圧電材料を介して伸縮方向に一方の側面と、他方の側面にのみ露出するよう積層して構成されている。
このような圧電振動子は、被駆動部材、例えば圧力発生室の配列方向のピッチに合わせて複数個を共通の固定基板に配列、固定してユニット化することにより、組み込み作業の簡素化が図られている。
【０００３】
このため、このようなユニットは、１枚の圧電振動板を固定基板に固定して振動領域を分離するようにワイヤソウ等でスライスして個々の圧電振動子に分割することにより構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ノズル開口の配列ピッチが小さくなると、これに合わせて振動子の幅も小さくなり、スライス時に破損しやすくなるという問題の他に、個々の振動子の剛性が低下して被駆動体に対する位置決め精度が低下す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製造が容易で、かつ被駆動体に対する位置決め精度を確保することができる圧電振動子ユニットを用いたインクジェット式記録ヘッドを提供することである。
【０００５】
さらに本発明の他の目的は、上記インクジェット式記録ヘッドの製造方法を提案することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような問題を解消するために本発明においては、ノズル開口とリザーバに連通する圧力発生室を備え、弾性板の変位により前記圧力発生室の容積を変化させてインク滴を吐出させる流路ユニットと、共通内部電極と、個別内部電極とが圧電材料を介して伸縮方向に平行な一方の側面と、他方の側面とに露出するよう積層され、前記共通内部電極と前記個別内部電極が前記各側面のそれぞれに形成された共通外部電極と個別外部電極とに接続された圧電振動板と、前記共通外部電極と前記個別外部電極とが形成された前記圧電振動板の側面の一部を緩衝層を介して支持、接続する支持板となるブロックと、を固定基板に固定し、形成するべき圧電振動子及び支持板の幅となるように前記圧電振動板とブロックとを溝により複数の圧電振動子、及び支持板に分割して構成された圧電振動子ユニットと、を備え、前記圧電振動子の先端を前記圧力発生室に当接させて前記支持板を前記流路ユニットに固定して構成されている。
【０００７】
支持板となるブロックによりたわみを受け止め、スライス時の破損を防止でき、また流路ユニットへの位置決め時には支持板の剛性により曲がりやたわみを抑えて、圧電振動子の先端を圧力発生室に対応する位置に高い精度で位置決めできる。
【０００８】
【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、振動子ユニット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。
【０００９】
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１１の開口面１２に、また振動子ユニット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、１３’に接続された上で収容室１４に収容され所定の位置に固定されて記録ヘッドに構成されている。
【００１０】
縦振動モードの圧電振動子９は、後述する一方の側面の近傍から他方の側面に露出する共通内部電極１５と、他方の側面の近傍から一方の側面に露出する個別内部電極１５’とを圧電材料１６を介してサンドイッチ状に所定数積層して構成されている。
【００１１】
圧電振動子９の共通内部電極１５及び個別内部電極１５’の露出面には、流路ユニット側の各内部電極１５、１５’と接続し、かつ固定基板１７まで延びる接続用共通外部電極１８と、接続用個別外部電極１９とが形成されている。
【００１２】
一方、固定基板１７には、圧電振動子９の接続用共通外部電極１８、及び接続用個別外部電極１９に接続する接続用導電層２０、２１が形成されている。圧電振動子９は、電極１５、１５’が導電層２０、２１と導電関係を形成するように導電性接着剤２２、２３により固定基板１７に固定されている。
【００１３】
圧電振動子９は、彎曲を防止できる程度の間隙を形成するか、または圧電振動子９の伸縮方向に柔軟な材料、例えばゴム等からなる緩衝層２４、２５を介装されて、固定基板１７に固定された支持板２６、２７によりその側面の一部を支持されている。
【００１４】
この圧電振動子ユニット８は、流路ユニット１の圧力発生室を形成している弾性板１０のアイランド部１０ａに当接させてヘッドケース１１に収容され、固定基板１７をヘッドケース１１に固定したり、また支持基板２６、２７を流路ユニット１に固定する等の方法で、弾性板１０に圧電振動子９の変位を伝達できるように固定されている。
【００１５】
この位置決めに際しては、個々の圧電振動子９は、両側を支持板２６、２７により支持されて曲がりやたわみを可及的に小さく抑えられているため、その先端をアイランド部１０ａに正確に位置決めすることができる。
【００１６】
この実施例において、フレキシブルケーブル１３、１３’を介して駆動信号が供給されると、接続用導電層２０、２１、接続用共通外部電極１８、接続用個別外部電極１９を介して内部電極１５、１５’に駆動信号が印加される。圧電振動子９は、緩衝層２４、２５の弾性により支持板２６、２７に拘束されることなく伸長して弾性板１０を圧力発生室４側に変位させ、圧力発生室４のインクを加圧してノズル開口２からインク滴を吐出させる。
【００１７】
圧電振動子９の伸長による流路ユニット１への応力は、ホルダ１１ばかりでなく、弾性板１０に固定されている支持板２６、２７でも受け止められるため、流路ユニット１は変形を可及的に抑えられる。これにより、圧電振動子９の変位が圧力発生室４の容積を縮小させるために有効に作用する。
【００１８】
駆動信号の供給が停止すると、圧電振動子９は、元の状態に収縮して圧力発生室４の容積を拡大させて、インク供給口５を介してリザーバ６のインクを圧力発生室４に充填させ、次のインク滴の吐出に備える。
【００１９】
次に上述の振動子ユニット８の製造方法を図３、４に基づいて説明する。
一方の側面の近傍から他方の側面に露出する共通内部電極３０と、他方の側面の近傍から一方の側面に露出する個別内部電極３１とを圧電材料のグリーンシート３２を介してサンドイッチ状に所定数積層し、乾燥後に焼成して形成された圧電振動板３３を用意し、各内部電極の露出面に共通外部電極、個別外部電極となる導電層３４、３５を形成する。
【００２０】
絶縁材料板３６の表面に中央部に分離帯３７を形成するように金属等の導電材料の導電帯３８、３９を形成した固定基板４０を用意する（図３（イ））。
【００２１】
圧電振動板３３の伸縮方向の底面を２つの導電帯３８、３９を跨ぐように配置して、圧電振動板３３の外部接続用の導電層３４、３５がそれぞれ導電層３８、３９と導電関係を持つように両者を固定する（図３（ロ））。
【００２２】
圧電振動板３３の両側に接触するように支持板となるブロック４１、４２を固定基板４０に固定し（図４（イ））、圧電振動子の幅となるようワイヤソー等の切断手段４３により圧電振動板３３、ブロック４１、４２の上端から導電帯３８、３９を分離でき、かつ固定基板４０が連続するように図５（イ）において切断線Ｃ−Ｃまで到達する溝４４を形成しながらスライスする（図４（ロ））。
【００２３】
この切断過程においては、圧電振動板３３は、切断手段４３の移動方向をブロック４１、４２により支持されているため、切断手段４３の切断、切削抵抗に対して十分な抗力を持ち、スライス時の曲がりを可及的に抑えられて破損が防止される。
【００２４】
なお、上述の実施例においては導電層３８をも圧電振動子の配列に合わせて切断しているが、図５（ロ）に示したように、少なくとも圧電振動板３３を分離でき、かつ外部個別電極１９となる導電層３５に接続する導電層３９を、切断線Ｃ’−Ｃ’で示すよう斜めに溝４４’を形成すると、導電層３８の面積に減少をきたさず、電気抵抗を小さく抑えることができる。
【００２５】
なお、上述の実施例においては固定基板１７に導電層２０、２１を形成し、これにフレキシブルケーブル１３、１３’を接続しているが、図６に示したように支持板２６、２７を金属等の導電材料で形成するとともに、少なくとも個別外部電極１９と支持板２７の間に厚み方向の導電性が高く、かつ面方向の電気抵抗が高い異方導電性弾性膜４５、４６を介装すると、フレキシブルケーブル１３’、１３を支持板２６、２７に接続するだけで、駆動信号を目的の圧電振動子９にだけ供給することができる。
【００２６】
この実施例によれば、柔軟でワイヤソウ等の切断具による確実な切断が困難な弾性膜であっても、圧電振動子間の短絡を防止しできる。
【００２７】
なお、上述の実施例においては、圧電振動子の両側面を支持するように支持板を設けているが、一方向に移動させて切断する場合には、圧電振動子の一方の面だけを支持するように支持板を設けても効果がある。
【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断面図である。
【図２】同上記録ヘッドの圧電振動子ユニットの一実施例を示す斜視図である。
【図３】図（イ）、（ロ）は、同上圧電振動子ユニットの製造方法の前半の工程を示す図である。
【図４】図（イ）、（ロ）は、同上圧電振動子ユニットの製造方法の後半の工程を示す図である。
【図５】図（イ）、（ロ）は、それぞれ切断方法の実施例を示す断面図である。
【図６】同上記録ヘッドに使用する圧電振動子ユニットの他の実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 流路ユニット
８ 振動ユニット
９ 圧電振動子
１３、１３’ フレキシブルケーブル
１５、１５’ 内部電極
１６ 圧電材料
１７ 固定基板
１８、１９ 接続用外部電極
２０、２１ 導電層
２６、２７ 支持板

Claims (9)

1. ノズル開口とリザーバに連通する圧力発生室を備え、弾性板の変位により前記圧力発生室の容積を変化させてインク滴を吐出させる流路ユニットと、
   共通内部電極と、個別内部電極とが圧電材料を介して伸縮方向に平行な一方の側面と、他方の側面とに露出するよう積層され、前記共通内部電極と前記個別内部電極が前記各側面のそれぞれに形成された共通外部電極と個別外部電極とに接続された圧電振動板と、前記共通外部電極と前記個別外部電極とが形成された前記圧電振動板の側面の一部を緩衝層を介して支持、接続する支持板となるブロックと、を固定基板に固定し、形成するべき圧電振動子及び支持板の幅となるように前記圧電振動板とブロックとを溝により複数の圧電振動子、及び支持板に分割して構成された圧電振動子ユニットと、を備え、
   前記圧電振動子の先端を前記圧力発生室に当接させて前記支持板を前記流路ユニットに固定して構成されたインクジェット式記録ヘッド。
2. 前記固定基板の表面に前記共通外部電極と個別外部電極とに独立して導電関係を形成する接続用導電層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。
3. 前記共通外部電極と前記個別外部電極とが、前記接続用導電層に導電性接着剤により結合されている請求項２に記載のインクジェット式記録ヘッド。
4. 前記支持板が、前記固定基板に導電性接着剤により固定されている請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
5. 前記支持板が導電性材料により構成され、少なくとも前記個別外部電極との間に厚み方向にのみ導電性を発現する異方性導電材料が介装されている請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
6. 前記接続用導電層、または前記支持板に信号供給部材が接続されている請求項２に記載のインクジェット式記録ヘッド。
7. 前記支持板と前記各外部電極との間に少なくとも前記圧電振動子の伸縮方向に弾性を有する部材を介装してなる請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
8. 一方の側面の近傍から他方の側面に露出する共通内部電極と、他方の側面の近傍から一方の側面に露出する個別内部電極とを圧電材料を介して積層され、前記各内部電極の露出面に共通外部電極、個別外部電極が形成された圧電振動板と、前記圧電振動板の両側を支持するようにブロックを前記固定基板に固定する工程と、
   前記圧電振動板と前記ブロックとを形成すべき圧電振動子及び支持板の幅で切断する工程と、
   ノズル開口とリザーバに連通する圧力発生室を備え、弾性板の変位により前記圧力発生室の容積を変化させてインク滴を吐出させる流路ユニットに、前記圧電振動子の先端を前記圧力発生室に当接させて前記支持板に固定する工程と、
   からなるインクジェット式記録ヘッド製造方法。
9. 前記固定基板の表面に中央部に分離帯を形成するように２つの導電帯が形成されていて、前記圧電振動板が２つの導電帯を跨ぎ、かつ前記外部接続電極がそれぞれ前記導電帯と導電関係を持つように固定する工程と、
   前記圧電振動板と前記ブロックとを形成すべき圧電振動子の幅で、かつ前記導電層を分離できる位置まで切断する工程と、
   からなる請求項８に記載のインクジェット式記録ヘッドの製造方法。

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