JP3733895B2 - インクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータ及びそのインクジェットプリンタヘッドの製造方法 - Google Patents
インクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータ及びそのインクジェットプリンタヘッドの製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電式インクジェットプリンタヘッドに関し、詳細には、積層型の圧電アクチュエータを用いたインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータ及びそのインクジェットプリンタヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、米国特許第５，４０２，１５９号公報に記載されているような積層型の圧電アクチュエータを用いたインクジェットプリンタヘッドが知られている。このインクジェットプリンタヘッドでは、複数個のノズルと当該各ノズルごとの圧力室とを備えたキャビティープレートに、各圧力室ごとに形成された駆動電極と隣接する圧力室に共通するコモン電極とにより圧電シートを挟んで当該圧電シートを積層したプレート型の圧電アクチュエータを接着して構成している。
【０００３】
具体的には、図１２に示す分解斜視図のように、インクジェットプリンタヘッド１００は、略長方形に形成された金属製のキャビティープレート１１０の表面に、キャビティープレート１１０の長手方向と直交する方向に溝が延設されて形成された圧力室１１６が、キャビティープレート１１０の長手方向に複数平行に配列されている。そして、キャビティープレート１１０上に、略長方形の板状に形成されたプレート型圧電アクチュエータ１２０が、キャビティープレート１１０に形成された各圧力室１１６を塞ぐように接着され、プレート型圧電アクチュエータ１２０の上部には、外部機器との接続のために前記プレート型圧電アクチュエータ１２０に対して重ねて接合されるフレキシブルフラットケーブル１３０が設けられている。
【０００４】
また、図１２及び図１３に示すように、プレート型圧電アクチュエータ１２０のキャビティープレート１１０に接着される面と反対側の表面（図１２におけるプレート型圧電アクチュエータ１２０の上面）の両端部には、駆動電極と接続された所定の長さの表面電極１２６が複数設けられ、また、コモン電極と接続された所定の長さの表面電極１２７も設けられている。さらに、キャビティープレート１１０の左端部には、長円型のインク供給孔１１９が設けられている。
【０００５】
次に、図１４及び図１５を参照して、上記のように構成されたインクジェットプリンタヘッド１００でのキャビティープレート１１０上へのプレート型圧電アクチュエータ１２０の接着について説明する。まず、図１４に示すように、水平な台１７０上に、キャビティープレート１１０を載置して、その上へ位置合わせをして、下面に接着剤を塗布したプレート型圧電アクチュエータ１２０を搭載する。次いで、図１５に示すように、プレート型圧電アクチュエータ１２０の上から、接着治具１６０により、矢印Ａ方向に１０ｋｇ重の力を加えて、キャビティープレート１１０とプレート型圧電アクチュエータ１２０との接着を行う。このようにして、インクジェットプリンタヘッド１００でのキャビティープレート１１０上へのプレート型圧電アクチュエータ１２０の接着が完了する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のキャビティープレート１１０上へのプレート型圧電アクチュエータ１２０の接着方法では、接着治具１６０は、プレート型圧電アクチュエータ１２０の表面に設けられている表面電極１２６，１２７の表面を押圧することになるだけで、図１４及び図１５に示すように、プレート型圧電アクチュエータ１２０の中央部に表面電極１２６，１２７の厚みより小さいうねり１２０ａがあった場合に、接着治具１６０で、当該うねり１２０ａをつぶして平らにすることができなかった。この様なうねり１２０ａがプレート型圧電アクチュエータ１２０に残っている場合には、キャビティープレート１１０上へのプレート型圧電アクチュエータ１２０の接着不良を生じ、また、インク漏れを引き起こすという問題点があった。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、キャビティープレート上へプレート型圧電アクチュエータを確実に接着することができるインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータ及びそのインクジェットプリンタヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータでは、複数個のノズル及び当該各ノズルに連通する複数の圧力室を備えたキャビティープレートに接着され、前記各圧力室に対応して形成された駆動電極及び隣接する圧力室に共通するコモン電極により圧電シートを挟んで積層状に形成されたプレート型の圧電アクチュエータであって、当該圧電アクチュエータは、前記キャビティープレートに設けられた各圧力室を当該圧電アクチュエータにて塞ぐように前記キャビティープレートに接着され、前記圧電アクチュエータの前記キャビティープレートに接着される面と反対側の表面には、前記駆動電極またはコモン電極と接続した所定の長さで各々表面電極が列状に配置され、前記表面上には、前記表面電極とほぼ同一の厚みの凸部が設けられている。
【０００９】
この構成に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータでは、圧電アクチュエータのキャビティープレートに接着される面と反対側の表面には、駆動電極またはコモン電極と接続した所定の長さで各々表面電極が列状に配置され、前記表面上には、表面電極とほぼ同一の厚みの凸部が設けられているので、キャビティープレートへの圧電アクチュエータの接着時には、表面電極及び凸部の上から接着治具で押圧できる。従って、圧電アクチュエータにうねりのある場合にも圧電アクチュエータのうねり部分を押しつぶして平面にしてキャビティープレートに接着することができる。
【００１０】
請求項２に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータでは、請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータの構成に加え、前記凸部は、前記表面電極の列の間に配置されていることを特徴とする構成となっている。
【００１１】
この構成に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータでは、請求項１に記載の発明の作用に加えて、凸部は、表面電極の列の間に配置されているので、キャビティープレートへの圧電アクチュエータの接着時には、表面電極及び表面電極の列の間に配置された凸部の上から接着治具で押圧できる。従って、圧電アクチュエータにうねりのある場合にも圧電アクチュエータのうねり部分を押しつぶして平面にしてキャビティープレートに接着することができる。
【００１２】
請求項３に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータでは、請求項２に記載のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータの構成に加え、前記複数の圧力室は複数列に配置され、前記表面電極はその圧力室の列に対応して、複数列に配置され、前記凸部は、前記表面電極の列の間に配置されていることを特徴とする構成となっている。
【００１３】
この構成に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータでは、請求項２に記載の発明の作用に加え、複数の圧力室は複数列に配置され、前記表面電極はその圧力室の列に対応して、複数列に配置され、前記凸部は、前記表面電極の列の間に配置されているので、キャビティープレートへの圧電アクチュエータの接着時には、表面電極及びその表面電極の列の間に配置された凸部の上から接着治具で押圧できる。従って、圧電アクチュエータにうねりがある場合にも圧電アクチュエータのうねり部分を押しつぶして平面にしてキャビティープレートに接着することができる。
【００１４】
請求項４に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータでは、請求項１乃至３の何れかに記載のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータの構成に加え、前記凸部は、前記キャビティープレートに設けられている前記圧力室を隔てる桁の位置に対応して、前記圧電アクチュエータの表面に配置されていることを特徴とする構成となっている。
【００１５】
この構成のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータでは、請求項１乃至３の何れかに記載のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータの作用に加え、凸部は、キャビティープレートに設けられている圧力室を隔てる桁の位置に対応して、圧電アクチュエータの表面に配置されているので、キャビティープレートへの圧電アクチュエータの接着時には、接着治具から凸部へ加えられた力と圧力室を隔てる桁からの抗力により、圧電アクチュエータのうねり部分を押しつぶして平面にしてキャビティープレートに接着することができる。
【００１６】
請求項５に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータでは、請求項１乃至４の何れかに記載のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータの構成に加え、前記表面電極及び前記凸部は、同じ材料を用いて印刷により形成されていることを特徴とする構成となっている。
【００１７】
この構成のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータでは、請求項１乃至４の何れかに記載のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータの作用に加え、前記表面電極及び前記凸部は、同じ材料を用いて印刷により形成されるので、工数を増やさずに、凸部を形成することができる。
【００１８】
請求項６に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの製造方法では、複数個のノズル及び当該各ノズルに連通する複数の圧力室を備えたキャビティープレートと、前記各圧力室に対応して形成された駆動電極及び隣接する圧力室に共通するコモン電極により圧電シートを挟んで積層状に形成されたプレート型の圧電アクチュエータとを備え、当該圧電アクチュエータを、前記キャビティープレートに設けられた各圧力室を当該圧電アクチュエータにて塞ぐように前記キャビティープレートに接着するインクジェットプリンタヘッドの製造方法であって、前記圧電アクチュエータの前記キャビティープレートに接着される面と反対側の表面に、前記駆動電極またはコモン電極と接続した所定の長さで各々表面電極を列状に設け、前記表面上には、前記表面電極と同一の厚みの凸部を設け、前記表面電極と凸部とを、平面状の治具によって、同時に押圧しながら、前記圧電アクチュエータを前記キャビティープレートに接着することを特徴とする。
【００１９】
この構成に係るインクジェットプリンタヘッドの製造方法では、圧電アクチュエータのキャビティープレートに接着される面と反対側の表面に、駆動電極またはコモン電極と接続した所定の長さで各々表面電極を列状に設け、前記表面上には、前記表面電極と同一の厚みの凸部を設け、表面電極と凸部とを、平面状の治具によって、同時に押圧しながら、圧電アクチュエータをキャビティープレートに接着する。従って、表面電極及び凸部の上から平面状の治具で押圧できるので、圧電アクチュエータにうねりのある場合にも圧電アクチュエータのうねり部分を押しつぶして平面にしてキャビティープレートに接着することができる。
【００２０】
請求項７に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの製造方法では、請求項６に記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法の構成に加えて、前記凸部は、前記表面電極の列の間に設けることを特徴とする。
【００２１】
この構成に係るインクジェットプリンタヘッドの製造方法では、請求項６に記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法の作用に加えて、キャビティープレートへの圧電アクチュエータの接着時には、表面電極及び表面電極の列の間に設けた凸部の上から接着治具で押圧できる。従って、圧電アクチュエータにうねりのある場合にも圧電アクチュエータのうねり部分を押しつぶして平面にしてキャビティープレートに接着することができる。
【００２２】
請求項８に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの製造方法では、請求項７に記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法の構成に加え、前記複数の圧力室は複数列に配置されており、前記表面電極はその圧力室の列に対応して、複数列に設け、前記凸部は、前記表面電極の列の間に設けることを特徴とする。
【００２３】
この構成に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの製造方法では、請求項７に記載の発明の作用に加え、複数の圧力室は複数列に配置されており、前記表面電極はその圧力室の列に対応して、複数列に設け、前記凸部は、前記表面電極の列の間に設けるので、キャビティープレートへの圧電アクチュエータの接着時には、表面電極及びその表面電極の列の間に配置された凸部の上から接着治具で押圧できる。従って、圧電アクチュエータにうねりがある場合にも圧電アクチュエータのうねり部分を押しつぶして平面にしてキャビティープレートに接着することができる。
【００２４】
請求項９に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの製造方法では、請求項６乃至８の何れかに記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法の構成に加えて、前記凸部は、前記表面に、前記表面電極と同時に印刷形成されることを特徴とする。
【００２５】
この構成に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの製造方法では、請求項６乃至８の何れかに記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法の作用に加えて、凸部は、圧電アクチュエータの表面に、表面電極と同時に印刷形成されるので、工数を増やさずに、凸部を形成することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータの構造及びインクジェットプリンタヘッドの製造方法を図面に基づいて説明する。
【００２７】
図１は、本実施の形態のインクジェットプリンタヘッド１の分解斜視図であり、図２は、インクジェットプリンタヘッド１に用いられるプレート型圧電アクチュエータ２０の平面図である。
【００２８】
図１に示すように、インクジェットプリンタヘッド１は、略長方形に形成された金属板の積層構造からなるキャビティープレート１０の表面に、キャビティープレート１０の長手方向と直交する方向に溝が延設されて形成された圧力室１６が、キャビティープレート１０の長手方向に複数平行に配列されている。そして、キャビティープレート１０上に、略長方形の板状に形成されたプレート型圧電アクチュエータ２０が、キャビティープレート１０に形成された各圧力室１６を塞ぐように接着され、プレート型圧電アクチュエータ２０の上部には、外部機器との接続のためにプレート型圧電アクチュエータ２０に対して重ねて接合されるフレキシブルフラットケーブル１３０が設けられている。
【００２９】
また、図１及び図２に示すように、プレート型圧電アクチュエータ２０のキャビティープレート１０に接着される面と反対側の表面（図１におけるプレート型圧電アクチュエータ２０の上面）（以下、「プレート型圧電アクチュエータ２０の上面」という。）には、後述する駆動電極３６と接続された表面電極３１と、後述するコモン電極３５と接続された表面電極３２が設けられ、さらに、プレート型圧電アクチュエータ２０の表面には、後述する凸部すなわち擬似電極４０が２列に配列されている。
【００３０】
次に、図３乃至図５を参照して、上記のように構成されたインクジェットプリンタヘッドの構造の詳細について説明する。図３は、キャビティープレート１０からプレート型圧電アクチュエータ２０を離した状態を示す分解斜視図であり、図４は、プレート型圧電アクチュエータ２０の分解斜視図であり、図５は、図３のＩ−Ｉ線における矢視方向のプレート型圧電アクチュエータ２０の断面図である。
【００３１】
図３及び図５に示すように、プレート型圧電アクチュエータ２０は、１０枚の圧電シート２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９，３０を積層した構造に形成されている。また、各圧電シート２１〜３０の内、圧電シート２６，２８，３０は、全て同じ構造に形成され、各圧電シート２６，２８，３０の上面には、前記キャビティープレート１０に設けられた各圧力室１６に対応する位置に細幅の駆動電極３６が２列をなして形成されている。また、図４に示すように、各駆動電極３６の端部３６ａは、圧電シート２６の長手方向の両側面２６ａ、２６ｂに各々露出するように形成され、各圧電シート２６，２８，３０の上面には、後述するコモン電極３５の端部３５ａと対応する位置に圧電シートの変形には関与しないランドパターンである捨てパターン電極３６’が形成されている。
【００３２】
また、図４及び図５に示すように、圧電シート２３，２４，２５，２７，２９は、全て同じ構造に形成され、圧電シート２３，２４，２５，２７，２９の上面には、全ての圧力室１６にわたって共通の電極となる帯状のコモン電極３５が形成されている。また、各コモン電極３５の端部３５ａは、圧電シート２３の側面２３ａ、２３ｂに各々露出するように形成され、各圧電シート２３，２４，２５，２７，２９の上面には、上記駆動電極３６の端部３６ａと対応する位置に圧電シートの変形には関与しないランドパターンである捨てパターン電極３５’が形成されている。捨てパターン電極３６’，３５’は、駆動電極及びコモン電極と同じ厚みに形成され、後述するように圧電シートを積層したとき、駆動電極およびコモン電極のない部分の圧電シートが凹むのを補正している。
【００３３】
さらに、図４に示すように、最上段の圧電シート２１の上面には、前記各駆動電極３６の各々に対する表面電極３１と、前記コモン電極３５に対する表面電極３２とが、圧電シート２１の長手方向の両側面２１ａ、２１ｂに沿って並ぶように設けられている。この表面電極３１，３２の位置は、圧力室１６の列と後述する凹溝４１，４２との間のキャビティープレート１０の上面に対応する。また、圧電シート２１の側面２１ａに沿って並ぶ表面電極３１と、圧電シート２１の側面２１ｂに沿って並ぶ表面電極３１との間には、キャビティープレート１０に設けられている前記圧力室１６を隔てる桁１６ｅ（図３参照）の位置に対応して、略長方形で、表面電極３１とほぼ同じ厚みに形成された擬似電極４０が設けられている。
【００３４】
この擬似電極４０は、コモン電極３５や駆動電極３６には、一切接続されておらず、後述するキャビティープレート１０へのプレート型圧電アクチュエータ２０の接着時に、接着治具６０に当接する部分である。また、圧電シート２１の下の圧電シート２２は、最上段の圧電シート２１と同一の材質で形成されているが、電極等は一切設けられていない。
【００３５】
また、図３に示すように、プレート型圧電アクチュエータ２０における圧電シート２１〜３０を後述するように積層した後、その上面又は下面と直交する左右両側面には、各駆動電極３６と表面電極３１とを電気的に接続する側面電極３３及びコモン電極３５と表面電極３２とを電気的に接続する側面電極３４とが各々形成されている。
【００３６】
なお、上記の実施の形態の、プレート型圧電アクチュエータ２０には、駆動電極３６を設けた圧電シートは、圧電シート２６，２８，３０の３層であるが、駆動電極３６を設けた圧電シートは、１層、２層、５層等任意の枚数としても良く、その枚数に対応してコモン電極３５を設けた圧電シートも設けても良い。
【００３７】
次に、圧電シート２１〜３０の製造方法を説明する。圧電シート２１〜３０は、以下の製造方法により製造される。まず、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ（ＰｂＴｉＯ３・ＰｂＺｒＯ３））系のセラミックス粉末、バインダ、溶剤を混合して粘度１０，０００〜３０，０００ＣＰＳに調整した混合液を調製し、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等のプラスチックフィルム上に広げて乾燥させ１０枚の圧電シートを形成する。この圧電シートの厚さはおよそ２２．５〜３０μｍである。さらに、この内の３枚の圧電シート上には、駆動電極３６，捨てパターン電極３６’となる部分に金属材料をスクリーン印刷する。この３枚の圧電シートは、上記の圧電シート２６，２８，３０となる。
【００３８】
また、上記１０枚の圧電シートの内に、５枚の圧電シート上には、コモン電極３５及び捨てパターン電極３５’となる部分に金属材料をスクリーン印刷する。この５枚の圧電シートは、上記の圧電シート２３，２４，２５，２７，２９となる。さらに、上記１０枚の圧電シートの内に、１枚の圧電シート上には、表面電極３１，３２と擬似電極４０となる部分にに金属材料をスクリーン印刷する。この圧電シートは、上記の圧電シート２１となる。また、残りの１枚の圧電シートには、電極の印刷は行われず、この圧電シートが圧電シート２２となる。尚、擬似電極４０は、電極としての機能は必要なく、表面電極３１，３２とほぼ同じ厚み（高さ）の単なる凸部で有れば良い。
【００３９】
そして、上記の圧電シート２１〜３０を、圧電シート３０を一番下にして、下から上に向けて、圧電シート３０，２９，２８，２７，２６，２５，２４，２３，２２，２１の順に１０枚積層する。次に、このように構成された１０枚の圧電シート２１〜３０の全体を加熱プレスし、脱脂した後に、焼結する。そして側面に、側面電極３３，３４を形成して圧電セラミックスのブロックから構成されたプレート型圧電アクチュエータ２０を形成する。上記のように構成されたプレート型圧電アクチュエータ２０のブロックを１３０℃程度のシリコンオイル等の絶縁オイルが満たされた図示しないオイルバスの中に浸し、表面電極３１の全てを正電源、表面電極３２の全てをグランドにそれぞれ接続して、２．５ｋｖ／ｍｍ程度の電界を印加することにより、圧電シート２５，２６，２７，２８，２９において駆動電極３６とコモン電極３５とに挟まれる部分に分極処理を施してプレート型圧電アクチュエータ２０は完成する。
【００４０】
上記のように構成されたプレート型圧電アクチュエータ２０において、表面電極３２をグランドに接続して、表面電極３１のうち任意のものに正電圧を印加すると、その電圧を印加した表面電極３１に接続した駆動電極３６とコモン電極３５との間に挟まれる部分の圧電シート２５，２６，２７，２８，２９に分極方向と平行な電界が生じ、それらの積層方向に各圧電シートが伸び、キャビティープレート１０の圧力室１６内のインクに圧力を加えることができる。よって、圧電シート２５，２６，２７，２８，２９において駆動電極３６とコモン電極３５とに挟まれた部分が活性層を構成することになる。圧電シート２１〜３０を焼成する場合に、圧電セラミックスと電極を構成する金属材料では焼成した場合の収縮率が異なるので、圧電シート２１〜２４は、焼成後に活性層である圧電シート２１〜３０が反ったり、あるいは波打ったりしてその平面性が損なわれないようにするため、及び圧電シート２５〜２９の活性層が圧力室１６方向へのみ変形するようにするための拘束層として機能する。
【００４１】
次に、図６及び図７を参照して、キャビティープレート１０について説明する。図６は、キャビティープレート１０の分解斜視図であり、図７は、図６に示すII−II線での矢視方向でのキャビティープレート１０を分解した状態の断面図である。
【００４２】
図６及び図７に示すように、キャビティープレート１０は、５層構造になっており、下層から、ノズルプレート１１、二枚のマニホールドプレート１２，１２、スペーサプレート１３及びベースプレート１４の四枚の薄い金属板を積層した構造となっている。
【００４３】
図６及び図７に示すように、ノズルプレート１１には、微小径のインク噴出用のノズル１５が、当該ノズルプレート１１における長手方向の中心線１１ａに沿って、微小ピッチＰの間隔で多数個穿設されている。また、二枚のマニホールドプレート１２，１２には、インク通路１２ａが、ノズル１５の列の両側に沿って延びるように穿設され、インク通路１２ａは、両マニホールドプレート１２，１２に対する前記ノズルプレート１１及び前記スペーサプレート１３の積層により密閉される構造となっている。
【００４４】
また、ベースプレート１４には、その長手中心線１４ａに対して直交する方向に延びる細幅の圧力室１６の多数個が２列に穿設されている。この各圧力室１６は、その先端１６ａが前記長手中心線１４ａ上に位置し、これから一つおきに互いに逆方向に延びるように交互に設けられている。この各圧力室１６の先端１６ａは、前記ノズルプレート１１におけるノズル１５に、前記スペーサプレート１３及び両マニホールドプレート１２に穿設されている微小径の貫通孔１７を介して連通している一方、前記各圧力室１６の他端１６ｂは、前記スペーサプレート１３に穿設した貫通孔１８を介して、前記両マニホールドプレート１２におけるインク通路１２ａに連通している。
【００４５】
これにより、スペーサプレート１３及びベースプレート１４の一端部に穿設された供給孔１９ａ，１９ｂからインク通路１２ａ内に流入したインクは、このインク通路１２ａから各圧力室１６内に各貫通孔１８を通って分配されたのち、この各圧力室１６内から貫通孔１７を通って、当該圧力室１６に対応するノズル１５に至るという構成になっている。
【００４６】
なお、各圧力室１６には、その他端１６ｂに隣接する部分に板厚さを部分的に薄くした流量規制用の絞り部１６ｃが設けられ、また、その略中央の部分に補強のために板厚さを部分的に薄くした繋ぎ片１６ｄが一体的に設けられている。また、図７に示すように、ベースプレート１４の各圧力室１６の間には、各圧力室１６を隔てる桁１６ｅが設けられている。
【００４７】
そして、上記のように構成されたプレート型の圧電アクチュエータ２０は、キャビティープレート１０に対して、当該プレート型の圧電アクチュエータ２０における下側の圧電シート３０の下面により前記キャビティープレート１０の各圧力室１６を塞ぐように接着される。また、このプレート型の圧電アクチュエータ２０の上側の圧電シート２１の上面には、前記フレキシブルフラットケーブル１３０が重ね押圧されることにより、このフレキシブルフラットケーブル１３０における各種の配線パターン（図示せず）が、前記各表面電極３１，３２に電気的に接合される。なおベースプレート１４の上面には側面電極３３，３４の下端と対応する位置に、凹溝４１，４２が設けられ、側面電極３３，３４がベースプレート１４と電気的に接触するのを回避している。
【００４８】
次に、図８乃至図１１を参照して、上記のプレート型の圧電アクチュエータ２０のキャビティープレート１０への接着に関して説明する。図８乃至図１０は、プレート型の圧電アクチュエータ２０のキャビティープレート１０への接着工程を示す図であり、図１１は、プレート型の圧電アクチュエータ２０のキャビティープレート１０へ接着された状態を示す断面図である。
【００４９】
まず、図８に示すように水平な台７０上に、キャビティープレート１０を載置する。そして、図９に示すように、水平な台７０上に載置されたキャビティープレート１０の上へ位置合わせをして、下面に接着剤を塗布したプレート型圧電アクチュエータ２０を搭載する。次いで、図１０に示すように、プレート型圧電アクチュエータ２０の上から、底面が平面の接着治具６０により、矢印Ｂ方向に１０ｋｇ重の力を加えて、キャビティープレート１０とプレート型圧電アクチュエータ２０との接着を行う。
【００５０】
この時に、プレート型圧電アクチュエータ２０の上面に設けられた表面電極３１及び表面電極３２は、圧力室１６の列の外側のキャビティープレート１０の上面、擬似電極４０は圧力室１６間の桁１６ｅの上面にそれぞれ対応しているので、接着治具６０の押圧力は、表面電極３１及び表面電極３２と擬似電極４０とを介して、プレート型圧電アクチュエータ２０をキャビティープレート１０の上面に押圧することになる。従って、プレート型圧電アクチュエータ２０の一部にうねりがあっても、プレート型圧電アクチュエータ２０は、その中央部に設けられた擬似電極４０に、接着治具６０から加えられる力が伝達されるので、プレート型圧電アクチュエータ２０のうねりを押し延ばすことができる。従って、キャビティープレート１０上へは、プレート型圧電アクチュエータ２０が隙間無く確実に接着される。
【００５１】
上記の接着方法により、図１１に示すように、プレート型圧電アクチュエータ２０がキャビティープレート１０上へ隙間無く確実に接着される。従って、プレート型圧電アクチュエータ２０がキャビティープレート１０に密着して接着され、密着度が上がり、圧力室１６からのインクの漏出を生じることを防止できる。よって、インクジェットプリンタヘッド１の不良製品の発生を防止できる。
【００５２】
尚、本発明は上述した実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更をすることが可能である。例えば、擬似電極は、細い短冊状のものに限られず、コモン電極３５の様な帯状の凸部でも良い。また、表面電極３１と各駆動電極３６とを側面電極３３で接続し、表面電極３２とコモン電極３５とを側面電極３４で接続しているが、各々圧電シートを貫通するスルーホールを通して接続しても良い。さらに圧力室１６を３列以上の複数列設け、駆動電極３６もそれに対応する複数列設けても良い。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータでは、圧電アクチュエータの前記キャビティープレートに接着される面と反対側の表面には、駆動電極またはコモン電極と接続した所定の長さで各々表面電極が列状に配置され、前記表面上には、表面電極とほぼ同一の厚みの凸部が設けられているので、キャビティープレートへの圧電アクチュエータの接着時には、表面電極及び凸部の上から接着治具で押圧できる。従って、圧電アクチュエータにうねりのある場合にも圧電アクチュエータのうねり部分を押しつぶして平面にしてキャビティープレートに接着することができる。従って、圧電アクチュエータがキャビティープレートに密着して接着され、密着度が上がり、圧力室からのインクの漏出を生じることを防止できる。よって、インクジェットプリンタヘッドの不良製品の発生を防止できる。
【００５４】
請求項２に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータでは、請求項１に記載の発明のインクジェットプリンタヘッドの効果に加えて、凸部は、表面電極の列の間に配置されているので、キャビティープレートへの圧電アクチュエータの接着時には、表面電極及び表面電極の列の間に配置された凸部の上から接着治具で押圧できる。従って、圧電アクチュエータにうねりのある場合にも圧電アクチュエータのうねり部分を押しつぶして平面にしてキャビティープレートに接着することができる。
【００５５】
請求項３に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータでは、請求項２に記載のインクジェットプリンタヘッドの効果に加え、複数の圧力室は複数列に配置され、前記表面電極はその圧力室の列に対応して、複数列に配置され、前記凸部は、前記表面電極の列の間に配置されているので、キャビティープレートへの圧電アクチュエータの接着時には、表面電極及びその表面電極の列の間に配置された凸部の上から接着治具で押圧できる。従って、圧電アクチュエータにうねりがある場合にも圧電アクチュエータのうねり部分を押しつぶして平面にしてキャビティープレートに接着することができる。
【００５６】
請求項４に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータでは、請求項１乃至３の何れかに記載のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータの効果に加え、凸部は、キャビティープレートに設けられている圧力室を隔てる桁の位置に対応して、圧電アクチュエータの表面に配置されているので、キャビティープレートへの圧電アクチュエータの接着時には、接着治具から凸部へ加えられた力と圧力室を隔てる桁からの抗力により、圧電アクチュエータのうねり部分を押しつぶして平面にしてキャビティープレートに接着することができる。
【００５７】
請求項５に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータでは、請求項１乃至４の何れかに記載のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータの効果に加え、前記表面電極及び前記凸部は、同じ材料を用いて印刷により形成されるので、工数を増やさずに、凸部を形成することができる。
【００５８】
請求項６に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの製造方法では、圧電アクチュエータのキャビティープレートに接着される面と反対側の表面に、駆動電極またはコモン電極と接続した所定の長さで各々表面電極を列状に設け、前記表面上には、前記表面電極と同一の厚みの凸部を設け、表面電極と凸部とを、平面状の治具によって、同時に押圧しながら、圧電アクチュエータをキャビティープレートに接着する。従って、表面電極及び凸部の上から平面状の治具で押圧できるので、圧電アクチュエータにうねりのある場合にも圧電アクチュエータのうねり部分を押しつぶして平面にしてキャビティープレートに接着することができる。従って、圧電アクチュエータがキャビティープレートに密着して接着され、密着度が上がり、圧力室からのインクの漏出を生じることを防止できる。よって、インクジェットプリンタヘッドの不良製品の発生を防止できる。
【００５９】
請求項７に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの製造方法では、請求項６に記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法の効果に加えて、キャビティープレートへの圧電アクチュエータの接着時には、表面電極及び表面電極の列の間に設けた凸部の上から接着治具で押圧できる。従って、圧電アクチュエータにうねりのある場合にも圧電アクチュエータのうねり部分を押しつぶして平面にしてキャビティープレートに接着することができる。
【００６０】
請求項８に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの製造方法では、請求項７に記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法の効果に加え、複数の圧力室は複数列に配置されており、前記表面電極はその圧力室の列に対応して、複数列に設け、前記凸部は、前記表面電極の列の間に設けるので、キャビティープレートへの圧電アクチュエータの接着時には、表面電極及びその表面電極の列の間に配置された凸部の上から接着治具で押圧できる。従って、圧電アクチュエータにうねりがある場合にも圧電アクチュエータのうねり部分を押しつぶして平面にしてキャビティープレートに接着することができる。
【００６１】
請求項９に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの製造方法では、請求項６乃至８の何れかに記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法の効果に加えて、凸部は、圧電アクチュエータの表面に、表面電極と同時に印刷形成されるので、工数を増やさずに、凸部を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本実施の形態のインクジェットプリンタヘッド１の分解斜視図である。
【図２】図２は、インクジェットプリンタヘッド１に用いられるプレート型圧電アクチュエータ２０の平面図である。
【図３】図３は、キャビティープレート１０からプレート型圧電アクチュエータ２０を離した状態を示す分解斜視図である。
【図４】図４は、プレート型圧電アクチュエータ２０の分解斜視図である。
【図５】図５は、プレート型圧電アクチュエータ２０の断面図である。
【図６】図６は、キャビティープレート１０の分解斜視図である。
【図７】図７は、キャビティープレート１０を分解した状態の断面図である。
【図８】図８は、プレート型の圧電アクチュエータ２０のキャビティープレート１０への接着工程を示す図である。
【図９】図９は、プレート型の圧電アクチュエータ２０のキャビティープレート１０への接着工程を示す図である。
【図１０】図１０は、プレート型の圧電アクチュエータ２０のキャビティープレート１０への接着工程を示す図である。
【図１１】図１１は、プレート型の圧電アクチュエータ２０のキャビティープレート１０へ接着された状態を示す断面図である。
【図１２】図１２は、従来のインクジェットプリンタヘッド１００の分解斜視図である。
【図１３】図１３は、従来のプレート型圧電アクチュエータ１２０の平面図である。
【図１４】図１４は、従来のプレート型圧電アクチュエータ１２０のキャビティープレート１１０への接着工程を示す図である。
【図１５】図１５は、従来のプレート型圧電アクチュエータ１２０のキャビティープレート１１０への接着工程を示す図である。
【符号の説明】
１ インクジェットプリンタヘッド
１０ キャビティープレート
１１ ノズルプレート
１２ マニホールドプレート
１２ａ インク通路
１３ スペーサプレート
１４ ベースプレート
１６ 圧力室
１６ｅ 桁
１７ 貫通孔
１８ 貫通孔
２０ プレート型圧電アクチュエータ
２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９，３０ 圧電シート
３１ 表面電極
３２ 表面電極
３５ コモン電極
３５ａ 端部
３５’ 捨てパターン電極
３６ 駆動電極
３６ａ 端部
３６’ 捨てパターン電極
４０ 擬似電極
６０ 接着治具
７０ 台
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電式インクジェットプリンタヘッドに関し、詳細には、積層型の圧電アクチュエータを用いたインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータ及びそのインクジェットプリンタヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、米国特許第５，４０２，１５９号公報に記載されているような積層型の圧電アクチュエータを用いたインクジェットプリンタヘッドが知られている。このインクジェットプリンタヘッドでは、複数個のノズルと当該各ノズルごとの圧力室とを備えたキャビティープレートに、各圧力室ごとに形成された駆動電極と隣接する圧力室に共通するコモン電極とにより圧電シートを挟んで当該圧電シートを積層したプレート型の圧電アクチュエータを接着して構成している。
【０００３】
具体的には、図１２に示す分解斜視図のように、インクジェットプリンタヘッド１００は、略長方形に形成された金属製のキャビティープレート１１０の表面に、キャビティープレート１１０の長手方向と直交する方向に溝が延設されて形成された圧力室１１６が、キャビティープレート１１０の長手方向に複数平行に配列されている。そして、キャビティープレート１１０上に、略長方形の板状に形成されたプレート型圧電アクチュエータ１２０が、キャビティープレート１１０に形成された各圧力室１１６を塞ぐように接着され、プレート型圧電アクチュエータ１２０の上部には、外部機器との接続のために前記プレート型圧電アクチュエータ１２０に対して重ねて接合されるフレキシブルフラットケーブル１３０が設けられている。
【０００４】
また、図１２及び図１３に示すように、プレート型圧電アクチュエータ１２０のキャビティープレート１１０に接着される面と反対側の表面（図１２におけるプレート型圧電アクチュエータ１２０の上面）の両端部には、駆動電極と接続された所定の長さの表面電極１２６が複数設けられ、また、コモン電極と接続された所定の長さの表面電極１２７も設けられている。さらに、キャビティープレート１１０の左端部には、長円型のインク供給孔１１９が設けられている。
【０００５】
次に、図１４及び図１５を参照して、上記のように構成されたインクジェットプリンタヘッド１００でのキャビティープレート１１０上へのプレート型圧電アクチュエータ１２０の接着について説明する。まず、図１４に示すように、水平な台１７０上に、キャビティープレート１１０を載置して、その上へ位置合わせをして、下面に接着剤を塗布したプレート型圧電アクチュエータ１２０を搭載する。次いで、図１５に示すように、プレート型圧電アクチュエータ１２０の上から、接着治具１６０により、矢印Ａ方向に１０ｋｇ重の力を加えて、キャビティープレート１１０とプレート型圧電アクチュエータ１２０との接着を行う。このようにして、インクジェットプリンタヘッド１００でのキャビティープレート１１０上へのプレート型圧電アクチュエータ１２０の接着が完了する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のキャビティープレート１１０上へのプレート型圧電アクチュエータ１２０の接着方法では、接着治具１６０は、プレート型圧電アクチュエータ１２０の表面に設けられている表面電極１２６，１２７の表面を押圧することになるだけで、図１４及び図１５に示すように、プレート型圧電アクチュエータ１２０の中央部に表面電極１２６，１２７の厚みより小さいうねり１２０ａがあった場合に、接着治具１６０で、当該うねり１２０ａをつぶして平らにすることができなかった。この様なうねり１２０ａがプレート型圧電アクチュエータ１２０に残っている場合には、キャビティープレート１１０上へのプレート型圧電アクチュエータ１２０の接着不良を生じ、また、インク漏れを引き起こすという問題点があった。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、キャビティープレート上へプレート型圧電アクチュエータを確実に接着することができるインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータ及びそのインクジェットプリンタヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータでは、複数個のノズル及び当該各ノズルに連通する複数の圧力室を備えたキャビティープレートに接着され、前記各圧力室に対応して形成された駆動電極及び隣接する圧力室に共通するコモン電極により圧電シートを挟んで積層状に形成されたプレート型の圧電アクチュエータであって、当該圧電アクチュエータは、前記キャビティープレートに設けられた各圧力室を当該圧電アクチュエータにて塞ぐように前記キャビティープレートに接着され、前記圧電アクチュエータの前記キャビティープレートに接着される面と反対側の表面には、前記駆動電極またはコモン電極と接続した所定の長さで各々表面電極が列状に配置され、前記表面上には、前記表面電極とほぼ同一の厚みの凸部が設けられている。
【０００９】
この構成に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータでは、圧電アクチュエータのキャビティープレートに接着される面と反対側の表面には、駆動電極またはコモン電極と接続した所定の長さで各々表面電極が列状に配置され、前記表面上には、表面電極とほぼ同一の厚みの凸部が設けられているので、キャビティープレートへの圧電アクチュエータの接着時には、表面電極及び凸部の上から接着治具で押圧できる。従って、圧電アクチュエータにうねりのある場合にも圧電アクチュエータのうねり部分を押しつぶして平面にしてキャビティープレートに接着することができる。
【００１０】
請求項２に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータでは、請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータの構成に加え、前記凸部は、前記表面電極の列の間に配置されていることを特徴とする構成となっている。
【００１１】
この構成に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータでは、請求項１に記載の発明の作用に加えて、凸部は、表面電極の列の間に配置されているので、キャビティープレートへの圧電アクチュエータの接着時には、表面電極及び表面電極の列の間に配置された凸部の上から接着治具で押圧できる。従って、圧電アクチュエータにうねりのある場合にも圧電アクチュエータのうねり部分を押しつぶして平面にしてキャビティープレートに接着することができる。
【００１２】
請求項３に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータでは、請求項２に記載のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータの構成に加え、前記複数の圧力室は複数列に配置され、前記表面電極はその圧力室の列に対応して、複数列に配置され、前記凸部は、前記表面電極の列の間に配置されていることを特徴とする構成となっている。
【００１３】
この構成に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータでは、請求項２に記載の発明の作用に加え、複数の圧力室は複数列に配置され、前記表面電極はその圧力室の列に対応して、複数列に配置され、前記凸部は、前記表面電極の列の間に配置されているので、キャビティープレートへの圧電アクチュエータの接着時には、表面電極及びその表面電極の列の間に配置された凸部の上から接着治具で押圧できる。従って、圧電アクチュエータにうねりがある場合にも圧電アクチュエータのうねり部分を押しつぶして平面にしてキャビティープレートに接着することができる。
【００１４】
請求項４に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータでは、請求項１乃至３の何れかに記載のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータの構成に加え、前記凸部は、前記キャビティープレートに設けられている前記圧力室を隔てる桁の位置に対応して、前記圧電アクチュエータの表面に配置されていることを特徴とする構成となっている。
【００１５】
この構成のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータでは、請求項１乃至３の何れかに記載のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータの作用に加え、凸部は、キャビティープレートに設けられている圧力室を隔てる桁の位置に対応して、圧電アクチュエータの表面に配置されているので、キャビティープレートへの圧電アクチュエータの接着時には、接着治具から凸部へ加えられた力と圧力室を隔てる桁からの抗力により、圧電アクチュエータのうねり部分を押しつぶして平面にしてキャビティープレートに接着することができる。
【００１６】
請求項５に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータでは、請求項１乃至４の何れかに記載のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータの構成に加え、前記表面電極及び前記凸部は、同じ材料を用いて印刷により形成されていることを特徴とする構成となっている。
【００１７】
この構成のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータでは、請求項１乃至４の何れかに記載のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータの作用に加え、前記表面電極及び前記凸部は、同じ材料を用いて印刷により形成されるので、工数を増やさずに、凸部を形成することができる。
【００１８】
請求項６に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの製造方法では、複数個のノズル及び当該各ノズルに連通する複数の圧力室を備えたキャビティープレートと、前記各圧力室に対応して形成された駆動電極及び隣接する圧力室に共通するコモン電極により圧電シートを挟んで積層状に形成されたプレート型の圧電アクチュエータとを備え、当該圧電アクチュエータを、前記キャビティープレートに設けられた各圧力室を当該圧電アクチュエータにて塞ぐように前記キャビティープレートに接着するインクジェットプリンタヘッドの製造方法であって、前記圧電アクチュエータの前記キャビティープレートに接着される面と反対側の表面に、前記駆動電極またはコモン電極と接続した所定の長さで各々表面電極を列状に設け、前記表面上には、前記表面電極と同一の厚みの凸部を設け、前記表面電極と凸部とを、平面状の治具によって、同時に押圧しながら、前記圧電アクチュエータを前記キャビティープレートに接着することを特徴とする。
【００１９】
この構成に係るインクジェットプリンタヘッドの製造方法では、圧電アクチュエータのキャビティープレートに接着される面と反対側の表面に、駆動電極またはコモン電極と接続した所定の長さで各々表面電極を列状に設け、前記表面上には、前記表面電極と同一の厚みの凸部を設け、表面電極と凸部とを、平面状の治具によって、同時に押圧しながら、圧電アクチュエータをキャビティープレートに接着する。従って、表面電極及び凸部の上から平面状の治具で押圧できるので、圧電アクチュエータにうねりのある場合にも圧電アクチュエータのうねり部分を押しつぶして平面にしてキャビティープレートに接着することができる。
【００２０】
請求項７に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの製造方法では、請求項６に記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法の構成に加えて、前記凸部は、前記表面電極の列の間に設けることを特徴とする。
【００２１】
この構成に係るインクジェットプリンタヘッドの製造方法では、請求項６に記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法の作用に加えて、キャビティープレートへの圧電アクチュエータの接着時には、表面電極及び表面電極の列の間に設けた凸部の上から接着治具で押圧できる。従って、圧電アクチュエータにうねりのある場合にも圧電アクチュエータのうねり部分を押しつぶして平面にしてキャビティープレートに接着することができる。
【００２２】
請求項８に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの製造方法では、請求項７に記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法の構成に加え、前記複数の圧力室は複数列に配置されており、前記表面電極はその圧力室の列に対応して、複数列に設け、前記凸部は、前記表面電極の列の間に設けることを特徴とする。
【００２３】
この構成に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの製造方法では、請求項７に記載の発明の作用に加え、複数の圧力室は複数列に配置されており、前記表面電極はその圧力室の列に対応して、複数列に設け、前記凸部は、前記表面電極の列の間に設けるので、キャビティープレートへの圧電アクチュエータの接着時には、表面電極及びその表面電極の列の間に配置された凸部の上から接着治具で押圧できる。従って、圧電アクチュエータにうねりがある場合にも圧電アクチュエータのうねり部分を押しつぶして平面にしてキャビティープレートに接着することができる。
【００２４】
請求項９に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの製造方法では、請求項６乃至８の何れかに記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法の構成に加えて、前記凸部は、前記表面に、前記表面電極と同時に印刷形成されることを特徴とする。
【００２５】
この構成に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの製造方法では、請求項６乃至８の何れかに記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法の作用に加えて、凸部は、圧電アクチュエータの表面に、表面電極と同時に印刷形成されるので、工数を増やさずに、凸部を形成することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータの構造及びインクジェットプリンタヘッドの製造方法を図面に基づいて説明する。
【００２７】
図１は、本実施の形態のインクジェットプリンタヘッド１の分解斜視図であり、図２は、インクジェットプリンタヘッド１に用いられるプレート型圧電アクチュエータ２０の平面図である。
【００２８】
図１に示すように、インクジェットプリンタヘッド１は、略長方形に形成された金属板の積層構造からなるキャビティープレート１０の表面に、キャビティープレート１０の長手方向と直交する方向に溝が延設されて形成された圧力室１６が、キャビティープレート１０の長手方向に複数平行に配列されている。そして、キャビティープレート１０上に、略長方形の板状に形成されたプレート型圧電アクチュエータ２０が、キャビティープレート１０に形成された各圧力室１６を塞ぐように接着され、プレート型圧電アクチュエータ２０の上部には、外部機器との接続のためにプレート型圧電アクチュエータ２０に対して重ねて接合されるフレキシブルフラットケーブル１３０が設けられている。
【００２９】
また、図１及び図２に示すように、プレート型圧電アクチュエータ２０のキャビティープレート１０に接着される面と反対側の表面（図１におけるプレート型圧電アクチュエータ２０の上面）（以下、「プレート型圧電アクチュエータ２０の上面」という。）には、後述する駆動電極３６と接続された表面電極３１と、後述するコモン電極３５と接続された表面電極３２が設けられ、さらに、プレート型圧電アクチュエータ２０の表面には、後述する凸部すなわち擬似電極４０が２列に配列されている。
【００３０】
次に、図３乃至図５を参照して、上記のように構成されたインクジェットプリンタヘッドの構造の詳細について説明する。図３は、キャビティープレート１０からプレート型圧電アクチュエータ２０を離した状態を示す分解斜視図であり、図４は、プレート型圧電アクチュエータ２０の分解斜視図であり、図５は、図３のＩ−Ｉ線における矢視方向のプレート型圧電アクチュエータ２０の断面図である。
【００３１】
図３及び図５に示すように、プレート型圧電アクチュエータ２０は、１０枚の圧電シート２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９，３０を積層した構造に形成されている。また、各圧電シート２１〜３０の内、圧電シート２６，２８，３０は、全て同じ構造に形成され、各圧電シート２６，２８，３０の上面には、前記キャビティープレート１０に設けられた各圧力室１６に対応する位置に細幅の駆動電極３６が２列をなして形成されている。また、図４に示すように、各駆動電極３６の端部３６ａは、圧電シート２６の長手方向の両側面２６ａ、２６ｂに各々露出するように形成され、各圧電シート２６，２８，３０の上面には、後述するコモン電極３５の端部３５ａと対応する位置に圧電シートの変形には関与しないランドパターンである捨てパターン電極３６’が形成されている。
【００３２】
また、図４及び図５に示すように、圧電シート２３，２４，２５，２７，２９は、全て同じ構造に形成され、圧電シート２３，２４，２５，２７，２９の上面には、全ての圧力室１６にわたって共通の電極となる帯状のコモン電極３５が形成されている。また、各コモン電極３５の端部３５ａは、圧電シート２３の側面２３ａ、２３ｂに各々露出するように形成され、各圧電シート２３，２４，２５，２７，２９の上面には、上記駆動電極３６の端部３６ａと対応する位置に圧電シートの変形には関与しないランドパターンである捨てパターン電極３５’が形成されている。捨てパターン電極３６’，３５’は、駆動電極及びコモン電極と同じ厚みに形成され、後述するように圧電シートを積層したとき、駆動電極およびコモン電極のない部分の圧電シートが凹むのを補正している。
【００３３】
さらに、図４に示すように、最上段の圧電シート２１の上面には、前記各駆動電極３６の各々に対する表面電極３１と、前記コモン電極３５に対する表面電極３２とが、圧電シート２１の長手方向の両側面２１ａ、２１ｂに沿って並ぶように設けられている。この表面電極３１，３２の位置は、圧力室１６の列と後述する凹溝４１，４２との間のキャビティープレート１０の上面に対応する。また、圧電シート２１の側面２１ａに沿って並ぶ表面電極３１と、圧電シート２１の側面２１ｂに沿って並ぶ表面電極３１との間には、キャビティープレート１０に設けられている前記圧力室１６を隔てる桁１６ｅ（図３参照）の位置に対応して、略長方形で、表面電極３１とほぼ同じ厚みに形成された擬似電極４０が設けられている。
【００３４】
この擬似電極４０は、コモン電極３５や駆動電極３６には、一切接続されておらず、後述するキャビティープレート１０へのプレート型圧電アクチュエータ２０の接着時に、接着治具６０に当接する部分である。また、圧電シート２１の下の圧電シート２２は、最上段の圧電シート２１と同一の材質で形成されているが、電極等は一切設けられていない。
【００３５】
また、図３に示すように、プレート型圧電アクチュエータ２０における圧電シート２１〜３０を後述するように積層した後、その上面又は下面と直交する左右両側面には、各駆動電極３６と表面電極３１とを電気的に接続する側面電極３３及びコモン電極３５と表面電極３２とを電気的に接続する側面電極３４とが各々形成されている。
【００３６】
なお、上記の実施の形態の、プレート型圧電アクチュエータ２０には、駆動電極３６を設けた圧電シートは、圧電シート２６，２８，３０の３層であるが、駆動電極３６を設けた圧電シートは、１層、２層、５層等任意の枚数としても良く、その枚数に対応してコモン電極３５を設けた圧電シートも設けても良い。
【００３７】
次に、圧電シート２１〜３０の製造方法を説明する。圧電シート２１〜３０は、以下の製造方法により製造される。まず、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ（ＰｂＴｉＯ３・ＰｂＺｒＯ３））系のセラミックス粉末、バインダ、溶剤を混合して粘度１０，０００〜３０，０００ＣＰＳに調整した混合液を調製し、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等のプラスチックフィルム上に広げて乾燥させ１０枚の圧電シートを形成する。この圧電シートの厚さはおよそ２２．５〜３０μｍである。さらに、この内の３枚の圧電シート上には、駆動電極３６，捨てパターン電極３６’となる部分に金属材料をスクリーン印刷する。この３枚の圧電シートは、上記の圧電シート２６，２８，３０となる。
【００３８】
また、上記１０枚の圧電シートの内に、５枚の圧電シート上には、コモン電極３５及び捨てパターン電極３５’となる部分に金属材料をスクリーン印刷する。この５枚の圧電シートは、上記の圧電シート２３，２４，２５，２７，２９となる。さらに、上記１０枚の圧電シートの内に、１枚の圧電シート上には、表面電極３１，３２と擬似電極４０となる部分にに金属材料をスクリーン印刷する。この圧電シートは、上記の圧電シート２１となる。また、残りの１枚の圧電シートには、電極の印刷は行われず、この圧電シートが圧電シート２２となる。尚、擬似電極４０は、電極としての機能は必要なく、表面電極３１，３２とほぼ同じ厚み（高さ）の単なる凸部で有れば良い。
【００３９】
そして、上記の圧電シート２１〜３０を、圧電シート３０を一番下にして、下から上に向けて、圧電シート３０，２９，２８，２７，２６，２５，２４，２３，２２，２１の順に１０枚積層する。次に、このように構成された１０枚の圧電シート２１〜３０の全体を加熱プレスし、脱脂した後に、焼結する。そして側面に、側面電極３３，３４を形成して圧電セラミックスのブロックから構成されたプレート型圧電アクチュエータ２０を形成する。上記のように構成されたプレート型圧電アクチュエータ２０のブロックを１３０℃程度のシリコンオイル等の絶縁オイルが満たされた図示しないオイルバスの中に浸し、表面電極３１の全てを正電源、表面電極３２の全てをグランドにそれぞれ接続して、２．５ｋｖ／ｍｍ程度の電界を印加することにより、圧電シート２５，２６，２７，２８，２９において駆動電極３６とコモン電極３５とに挟まれる部分に分極処理を施してプレート型圧電アクチュエータ２０は完成する。
【００４０】
上記のように構成されたプレート型圧電アクチュエータ２０において、表面電極３２をグランドに接続して、表面電極３１のうち任意のものに正電圧を印加すると、その電圧を印加した表面電極３１に接続した駆動電極３６とコモン電極３５との間に挟まれる部分の圧電シート２５，２６，２７，２８，２９に分極方向と平行な電界が生じ、それらの積層方向に各圧電シートが伸び、キャビティープレート１０の圧力室１６内のインクに圧力を加えることができる。よって、圧電シート２５，２６，２７，２８，２９において駆動電極３６とコモン電極３５とに挟まれた部分が活性層を構成することになる。圧電シート２１〜３０を焼成する場合に、圧電セラミックスと電極を構成する金属材料では焼成した場合の収縮率が異なるので、圧電シート２１〜２４は、焼成後に活性層である圧電シート２１〜３０が反ったり、あるいは波打ったりしてその平面性が損なわれないようにするため、及び圧電シート２５〜２９の活性層が圧力室１６方向へのみ変形するようにするための拘束層として機能する。
【００４１】
次に、図６及び図７を参照して、キャビティープレート１０について説明する。図６は、キャビティープレート１０の分解斜視図であり、図７は、図６に示すII−II線での矢視方向でのキャビティープレート１０を分解した状態の断面図である。
【００４２】
図６及び図７に示すように、キャビティープレート１０は、５層構造になっており、下層から、ノズルプレート１１、二枚のマニホールドプレート１２，１２、スペーサプレート１３及びベースプレート１４の四枚の薄い金属板を積層した構造となっている。
【００４３】
図６及び図７に示すように、ノズルプレート１１には、微小径のインク噴出用のノズル１５が、当該ノズルプレート１１における長手方向の中心線１１ａに沿って、微小ピッチＰの間隔で多数個穿設されている。また、二枚のマニホールドプレート１２，１２には、インク通路１２ａが、ノズル１５の列の両側に沿って延びるように穿設され、インク通路１２ａは、両マニホールドプレート１２，１２に対する前記ノズルプレート１１及び前記スペーサプレート１３の積層により密閉される構造となっている。
【００４４】
また、ベースプレート１４には、その長手中心線１４ａに対して直交する方向に延びる細幅の圧力室１６の多数個が２列に穿設されている。この各圧力室１６は、その先端１６ａが前記長手中心線１４ａ上に位置し、これから一つおきに互いに逆方向に延びるように交互に設けられている。この各圧力室１６の先端１６ａは、前記ノズルプレート１１におけるノズル１５に、前記スペーサプレート１３及び両マニホールドプレート１２に穿設されている微小径の貫通孔１７を介して連通している一方、前記各圧力室１６の他端１６ｂは、前記スペーサプレート１３に穿設した貫通孔１８を介して、前記両マニホールドプレート１２におけるインク通路１２ａに連通している。
【００４５】
これにより、スペーサプレート１３及びベースプレート１４の一端部に穿設された供給孔１９ａ，１９ｂからインク通路１２ａ内に流入したインクは、このインク通路１２ａから各圧力室１６内に各貫通孔１８を通って分配されたのち、この各圧力室１６内から貫通孔１７を通って、当該圧力室１６に対応するノズル１５に至るという構成になっている。
【００４６】
なお、各圧力室１６には、その他端１６ｂに隣接する部分に板厚さを部分的に薄くした流量規制用の絞り部１６ｃが設けられ、また、その略中央の部分に補強のために板厚さを部分的に薄くした繋ぎ片１６ｄが一体的に設けられている。また、図７に示すように、ベースプレート１４の各圧力室１６の間には、各圧力室１６を隔てる桁１６ｅが設けられている。
【００４７】
そして、上記のように構成されたプレート型の圧電アクチュエータ２０は、キャビティープレート１０に対して、当該プレート型の圧電アクチュエータ２０における下側の圧電シート３０の下面により前記キャビティープレート１０の各圧力室１６を塞ぐように接着される。また、このプレート型の圧電アクチュエータ２０の上側の圧電シート２１の上面には、前記フレキシブルフラットケーブル１３０が重ね押圧されることにより、このフレキシブルフラットケーブル１３０における各種の配線パターン（図示せず）が、前記各表面電極３１，３２に電気的に接合される。なおベースプレート１４の上面には側面電極３３，３４の下端と対応する位置に、凹溝４１，４２が設けられ、側面電極３３，３４がベースプレート１４と電気的に接触するのを回避している。
【００４８】
次に、図８乃至図１１を参照して、上記のプレート型の圧電アクチュエータ２０のキャビティープレート１０への接着に関して説明する。図８乃至図１０は、プレート型の圧電アクチュエータ２０のキャビティープレート１０への接着工程を示す図であり、図１１は、プレート型の圧電アクチュエータ２０のキャビティープレート１０へ接着された状態を示す断面図である。
【００４９】
まず、図８に示すように水平な台７０上に、キャビティープレート１０を載置する。そして、図９に示すように、水平な台７０上に載置されたキャビティープレート１０の上へ位置合わせをして、下面に接着剤を塗布したプレート型圧電アクチュエータ２０を搭載する。次いで、図１０に示すように、プレート型圧電アクチュエータ２０の上から、底面が平面の接着治具６０により、矢印Ｂ方向に１０ｋｇ重の力を加えて、キャビティープレート１０とプレート型圧電アクチュエータ２０との接着を行う。
【００５０】
この時に、プレート型圧電アクチュエータ２０の上面に設けられた表面電極３１及び表面電極３２は、圧力室１６の列の外側のキャビティープレート１０の上面、擬似電極４０は圧力室１６間の桁１６ｅの上面にそれぞれ対応しているので、接着治具６０の押圧力は、表面電極３１及び表面電極３２と擬似電極４０とを介して、プレート型圧電アクチュエータ２０をキャビティープレート１０の上面に押圧することになる。従って、プレート型圧電アクチュエータ２０の一部にうねりがあっても、プレート型圧電アクチュエータ２０は、その中央部に設けられた擬似電極４０に、接着治具６０から加えられる力が伝達されるので、プレート型圧電アクチュエータ２０のうねりを押し延ばすことができる。従って、キャビティープレート１０上へは、プレート型圧電アクチュエータ２０が隙間無く確実に接着される。
【００５１】
上記の接着方法により、図１１に示すように、プレート型圧電アクチュエータ２０がキャビティープレート１０上へ隙間無く確実に接着される。従って、プレート型圧電アクチュエータ２０がキャビティープレート１０に密着して接着され、密着度が上がり、圧力室１６からのインクの漏出を生じることを防止できる。よって、インクジェットプリンタヘッド１の不良製品の発生を防止できる。
【００５２】
尚、本発明は上述した実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更をすることが可能である。例えば、擬似電極は、細い短冊状のものに限られず、コモン電極３５の様な帯状の凸部でも良い。また、表面電極３１と各駆動電極３６とを側面電極３３で接続し、表面電極３２とコモン電極３５とを側面電極３４で接続しているが、各々圧電シートを貫通するスルーホールを通して接続しても良い。さらに圧力室１６を３列以上の複数列設け、駆動電極３６もそれに対応する複数列設けても良い。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータでは、圧電アクチュエータの前記キャビティープレートに接着される面と反対側の表面には、駆動電極またはコモン電極と接続した所定の長さで各々表面電極が列状に配置され、前記表面上には、表面電極とほぼ同一の厚みの凸部が設けられているので、キャビティープレートへの圧電アクチュエータの接着時には、表面電極及び凸部の上から接着治具で押圧できる。従って、圧電アクチュエータにうねりのある場合にも圧電アクチュエータのうねり部分を押しつぶして平面にしてキャビティープレートに接着することができる。従って、圧電アクチュエータがキャビティープレートに密着して接着され、密着度が上がり、圧力室からのインクの漏出を生じることを防止できる。よって、インクジェットプリンタヘッドの不良製品の発生を防止できる。
【００５４】
請求項２に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータでは、請求項１に記載の発明のインクジェットプリンタヘッドの効果に加えて、凸部は、表面電極の列の間に配置されているので、キャビティープレートへの圧電アクチュエータの接着時には、表面電極及び表面電極の列の間に配置された凸部の上から接着治具で押圧できる。従って、圧電アクチュエータにうねりのある場合にも圧電アクチュエータのうねり部分を押しつぶして平面にしてキャビティープレートに接着することができる。
【００５５】
請求項３に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータでは、請求項２に記載のインクジェットプリンタヘッドの効果に加え、複数の圧力室は複数列に配置され、前記表面電極はその圧力室の列に対応して、複数列に配置され、前記凸部は、前記表面電極の列の間に配置されているので、キャビティープレートへの圧電アクチュエータの接着時には、表面電極及びその表面電極の列の間に配置された凸部の上から接着治具で押圧できる。従って、圧電アクチュエータにうねりがある場合にも圧電アクチュエータのうねり部分を押しつぶして平面にしてキャビティープレートに接着することができる。
【００５６】
請求項４に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータでは、請求項１乃至３の何れかに記載のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータの効果に加え、凸部は、キャビティープレートに設けられている圧力室を隔てる桁の位置に対応して、圧電アクチュエータの表面に配置されているので、キャビティープレートへの圧電アクチュエータの接着時には、接着治具から凸部へ加えられた力と圧力室を隔てる桁からの抗力により、圧電アクチュエータのうねり部分を押しつぶして平面にしてキャビティープレートに接着することができる。
【００５７】
請求項５に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータでは、請求項１乃至４の何れかに記載のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータの効果に加え、前記表面電極及び前記凸部は、同じ材料を用いて印刷により形成されるので、工数を増やさずに、凸部を形成することができる。
【００５８】
請求項６に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの製造方法では、圧電アクチュエータのキャビティープレートに接着される面と反対側の表面に、駆動電極またはコモン電極と接続した所定の長さで各々表面電極を列状に設け、前記表面上には、前記表面電極と同一の厚みの凸部を設け、表面電極と凸部とを、平面状の治具によって、同時に押圧しながら、圧電アクチュエータをキャビティープレートに接着する。従って、表面電極及び凸部の上から平面状の治具で押圧できるので、圧電アクチュエータにうねりのある場合にも圧電アクチュエータのうねり部分を押しつぶして平面にしてキャビティープレートに接着することができる。従って、圧電アクチュエータがキャビティープレートに密着して接着され、密着度が上がり、圧力室からのインクの漏出を生じることを防止できる。よって、インクジェットプリンタヘッドの不良製品の発生を防止できる。
【００５９】
請求項７に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの製造方法では、請求項６に記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法の効果に加えて、キャビティープレートへの圧電アクチュエータの接着時には、表面電極及び表面電極の列の間に設けた凸部の上から接着治具で押圧できる。従って、圧電アクチュエータにうねりのある場合にも圧電アクチュエータのうねり部分を押しつぶして平面にしてキャビティープレートに接着することができる。
【００６０】
請求項８に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの製造方法では、請求項７に記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法の効果に加え、複数の圧力室は複数列に配置されており、前記表面電極はその圧力室の列に対応して、複数列に設け、前記凸部は、前記表面電極の列の間に設けるので、キャビティープレートへの圧電アクチュエータの接着時には、表面電極及びその表面電極の列の間に配置された凸部の上から接着治具で押圧できる。従って、圧電アクチュエータにうねりがある場合にも圧電アクチュエータのうねり部分を押しつぶして平面にしてキャビティープレートに接着することができる。
【００６１】
請求項９に係る発明のインクジェットプリンタヘッドの製造方法では、請求項６乃至８の何れかに記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法の効果に加えて、凸部は、圧電アクチュエータの表面に、表面電極と同時に印刷形成されるので、工数を増やさずに、凸部を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本実施の形態のインクジェットプリンタヘッド１の分解斜視図である。
【図２】図２は、インクジェットプリンタヘッド１に用いられるプレート型圧電アクチュエータ２０の平面図である。
【図３】図３は、キャビティープレート１０からプレート型圧電アクチュエータ２０を離した状態を示す分解斜視図である。
【図４】図４は、プレート型圧電アクチュエータ２０の分解斜視図である。
【図５】図５は、プレート型圧電アクチュエータ２０の断面図である。
【図６】図６は、キャビティープレート１０の分解斜視図である。
【図７】図７は、キャビティープレート１０を分解した状態の断面図である。
【図８】図８は、プレート型の圧電アクチュエータ２０のキャビティープレート１０への接着工程を示す図である。
【図９】図９は、プレート型の圧電アクチュエータ２０のキャビティープレート１０への接着工程を示す図である。
【図１０】図１０は、プレート型の圧電アクチュエータ２０のキャビティープレート１０への接着工程を示す図である。
【図１１】図１１は、プレート型の圧電アクチュエータ２０のキャビティープレート１０へ接着された状態を示す断面図である。
【図１２】図１２は、従来のインクジェットプリンタヘッド１００の分解斜視図である。
【図１３】図１３は、従来のプレート型圧電アクチュエータ１２０の平面図である。
【図１４】図１４は、従来のプレート型圧電アクチュエータ１２０のキャビティープレート１１０への接着工程を示す図である。
【図１５】図１５は、従来のプレート型圧電アクチュエータ１２０のキャビティープレート１１０への接着工程を示す図である。
【符号の説明】
１ インクジェットプリンタヘッド
１０ キャビティープレート
１１ ノズルプレート
１２ マニホールドプレート
１２ａ インク通路
１３ スペーサプレート
１４ ベースプレート
１６ 圧力室
１６ｅ 桁
１７ 貫通孔
１８ 貫通孔
２０ プレート型圧電アクチュエータ
２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９，３０ 圧電シート
３１ 表面電極
３２ 表面電極
３５ コモン電極
３５ａ 端部
３５’ 捨てパターン電極
３６ 駆動電極
３６ａ 端部
３６’ 捨てパターン電極
４０ 擬似電極
６０ 接着治具
７０ 台
Claims (9)
- 複数個のノズル及び当該各ノズルに連通する複数の圧力室を備えたキャビティープレートに接着され、前記各圧力室に対応して形成された駆動電極及び隣接する圧力室に共通するコモン電極により圧電シートを挟んで積層状に形成されたプレート型の圧電アクチュエータであって、
当該圧電アクチュエータは、前記キャビティープレートに設けられた各圧力室を当該圧電アクチュエータにて塞ぐように前記キャビティープレートに接着され、
前記圧電アクチュエータの前記キャビティープレートに接着される面と反対側の表面には、前記駆動電極またはコモン電極と接続した所定の長さで各々表面電極が列状に配置され、
前記表面上には、前記表面電極とほぼ同一の厚みの凸部が設けられていることを特徴とするインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータ。 - 前記凸部は、前記表面電極の列の間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータ。
- 前記複数の圧力室は複数列に配置され、前記表面電極はその圧力室の列に対応して、複数列に配置され、前記凸部は、前記表面電極の列の間に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータ。
- 前記凸部は、前記キャビティープレートに設けられている前記圧力室を隔てる桁の位置に対応して、前記圧電アクチュエータの表面に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータ。
- 前記表面電極及び前記凸部は、同じ材料を用いて印刷により形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のインクジェットプリンタヘッドの圧電アクチュエータ。
- 複数個のノズル及び当該各ノズルに連通する複数の圧力室を備えたキャビティープレートと、前記各圧力室に対応して形成された駆動電極及び隣接する圧力室に共通するコモン電極により圧電シートを挟んで積層状に形成されたプレート型の圧電アクチュエータとを備え、
当該圧電アクチュエータを、前記キャビティープレートに設けられた各圧力室を当該圧電アクチュエータにて塞ぐように前記キャビティープレートに接着するインクジェットプリンタヘッドの製造方法であって、
前記圧電アクチュエータの前記キャビティープレートに接着される面と反対側の表面に、前記駆動電極またはコモン電極と接続した所定の長さで各々表面電極を列状に設け、
前記表面上には、前記表面電極と同一の厚みの凸部を設け、
前記表面電極と凸部とを、平面状の治具によって、同時に押圧しながら、前記圧電アクチュエータを前記キャビティープレートに接着することを特徴とするインクジェットプリンタヘッドの製造方法。 - 前記凸部は、前記表面電極の列の間に設けることを特徴とする請求項６に記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法。
- 前記複数の圧力室は複数列に配置されており、
前記表面電極はその圧力室の列に対応して、複数列に設け、
前記凸部は、前記表面電極の列の間に設けることを特徴とする請求項７に記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法。 - 前記凸部は、前記表面に、前記表面電極と同時に印刷形成されることを特徴とする請求項６乃至８の何れかに記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法。
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