JP3734036B2 - 圧電振動子ユニット - Google Patents
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【発明の属する技術分野】
本発明は、伸縮軸方向に平行に内部電極が積層形成された圧電振動子ユニット、より詳細には内部電極の構造、及びインクジェット式記録ヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】
縦振動モードの圧電振動子を使用したインクジェット式記録ヘッドは、特許文献1に見られるように、複数のノズルを穿設したノズルプレートの背面に狭い間隙をおいて弾性板を配設し、さらに弾性板の背面に流路形成基板の各圧力発生室に対応するよう分割した圧電定数d31の圧電振動子を当接させて構成し、リサーバからのインクをインク供給口を経由させて圧力発生室に導いた上で、ここのインクを記録信号に応じて駆動させた圧電振動子により加圧してインク滴としてノズル開口から吐出させるようにしたものである。
【特許文献1】
特開平4-1052号公報
【0003】
このような圧電振動子は、例えば特許文献2に見られるように共通内部電極と、個別内部電極とを圧電材料を介してサンドイッチ状に積層し、共通内部電極を固定端側の後端面に、また個別内部電極を自由端側の先端面に露出させた1枚の圧電振動板を、両端にダミーの圧電振動子を、また中央部に駆動用圧電振動子を、非振動領域が連続するように歯割して構成されている。
駆動用圧電振動子の個別内部電極とは先端面から各駆動用圧電振動子の非振動領域に延びるセグメント電極を、共通内部電極とは後端面からダミーの圧電振動子の非振動領域に延びるコモン電極を形成し、セグメント電極とコモン電極にフレキシブケーブルが接続されている。
【特許文献2】
特開平7-195688号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このため、圧電振動板にはセグメント電極となる先端面から表面に延びる第1の導電層と、後端面から表面に延び、かつ第1の導電層とは分離した第2の導電層の形成を必要として、導電層形成に手間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、先端面と表面との2面だけに形成された共通の導電層によりセグメント電極、及びコモン電極を形成することができる圧電振動子ユニットを提供することである。
本発明の第2の目的は、前記圧電振動子ユニットを使用し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】
【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請求項1の発明においては、駆動用圧電振動子の形成領域では先端面側にのみ露出する個別内部電極と、後端面側にのみ露出する共通内部電極を圧電材料を介して積層し、またダミーの圧電振動子の形成領域では先端面及び後端面との両面で露出し、かつ連続する同一の電極を圧電材料を介して積層し、先端面から非振動領域まで延びる導電層が形成された圧電材料板を、前記非振動領域を固定基板に固定し、後端側が前記共通内部電極の連続領域を残し、かつ前記駆動用圧電振動子を形成すべき領域では前記導電層を相互に分離できるスリットにより歯割して前記ダミーの圧電振動子、駆動用圧電振動子、及びコモン電極、セグメント電極が構成され、前記導電層が、前記ダミーの圧電振動子の側面に延長して形成され、また前記導電層と導電関係を形成するように前記駆動用圧電振動子及びダミーの圧電振動子の後端面にも導電層が形成されている。
また、請求項2の発明においては、駆動用圧電振動子の形成領域では先端面側にのみ露出する個別内部電極と、後端面側にのみ露出する共通内部電極を圧電材料を介して積層し、またダミーの圧電振動子の形成領域では先端面及び後端面との両面で露出し、かつ連続する同一の電極を圧電材料を介して積層し、先端面から非振動領域まで延びる導電層が形成された圧電材料板を、前記非振動領域を固定基板に固定し、後端側が前記共通内部電極の連続領域を残し、かつ前記駆動用圧電振動子を形成すべき領域では前記導電層を相互に分離できるスリットにより歯割して前記ダミーの圧電振動子、駆動用圧電振動子、及びコモン電極、セグメント電極が構成され、前記駆動用圧電振動子及びダミーの圧電振動子の後端面に導電層が前記圧電振動板の後端面から裏面にまで回り込んで形成されている。
請求項3の発明においては、駆動用圧電振動子の形成領域では先端面側にのみ露出する個別内部電極と、後端面側にのみ露出する共通内部電極を圧電材料を介して積層し、またダミーの圧電振動子の形成領域では先端面及び後端面との両面で露出し、かつ連続する同一の電極を圧電材料を介して積層し、先端面から非振動領域まで延びる導電層が形成された圧電材料板を、前記非振動領域を固定基板に固定し、後端側が前記共通内部電極の連続領域を残し、かつ前記駆動用圧電振動子を形成すべき領域では前記導電層を相互に分離できるスリットにより歯割して前記ダミーの圧電振動子、駆動用圧電振動子、及びコモン電極、セグメント電極が構成され、前記駆動用圧電振動子及びダミーの電圧振動子の後端面に導電層が前記圧電振動板の後端面から裏面にまで回り込んで形成され、少なくとも表面が導電性を有する固定基板に導電関係をもって固定されている。
【0006】
【作用】
共通内部電極に接続するコモン電極と、個別内部電極に接続するセグメント電極とを、先端面から非振動領域まで延びる導電層をスリットにより分割することにより形成でき、後端面から表面に延びる導電層の形成が不要となり、外部接続用電極形成用の導電層の形成工程を簡素化することができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づいて説明する。
図1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。
【0008】
圧電振動子ユニット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11に接続された上でヘッドホルダ12の収容室13に収容、固定され、また流路ユニット1は、ホルダー12の開口面14に固定されて記録ヘッドが構成されている。
【0009】
圧電振動子ユニット8は、図3に示したようにインク滴を吐出させる駆動用の圧電振動子9を圧力発生室4の配列ピッチに一致させて固定基板15に固定するとともに、圧電振動子9の列設方向の両端に位置して若干幅広に構成されたダミーの圧電振動子16を固定基板15に固定して構成されている。
【0010】
駆動用圧電振動子9は、駆動用の圧電振動子9の共通内部電極17と、個別内部電極18とを圧電材料19を介してサンドイッチ状に積層し、共通内部電極17を固定端側の後端面に、また個別内部電極18を自由端側の先端面に露出させて構成されている。
【0011】
内部電極18と同一の面をなすように圧電材料19の層19aを挟んで他の内部電極17、18とは独立するダミーの電極20が幅方向に連続するように形成されている。ダミーの電極20は、圧電振動板を形成する際の焼成条件を一定にして、反り等が発生するのを防止する目的で形成される。
【0012】
一方、第2図に示したようにダミーの圧電振動子16は、駆動用圧電振動子9と同一面に圧電材料19を挟んで先端から後端まで延び、両端で露出する電極21が形成されている。
【0013】
駆動用圧電振動子9の個別内部電極18は、その先端面を固定領域、つまり非振動領域まで延びたセグメント電極22に接続されて、固定領域まで導電的に引き出されている。
【0014】
一方、ダミーの圧電振動子16の電極21は、駆動用圧電振動子9と同様に固定領域まで延びたコモン電極23に接続されて固定領域まで導電的に引き出されている。
【0015】
このような圧電振動子ユニットは、定盤の表面に圧電振動板のサイズの一致した圧電材料のグリーンシート30を載置し(図4(I))、これの表面に分離帯19aとなる領域31以外の領域に銀−パラジウムを主成分とする導電材料層32を塗布等により形成する(図4(II))。
【0016】
導電材料32の表面に前述のグリーンシート30を載置し(図4(III))、駆動用圧電振動子を形成すべき領域の、圧電振動子の先端側を導電層非形成領域33とするように導電材料層34を塗布する(図5(I))。導電材料層34の先端側の内側の境界線34a、34bは、分離帯19aとなる領域31の内側の境界線31a、31bに一致している。
【0017】
以下、圧電材料のグリーンシート30を介装しながら、導電材料層32と導電材料層34を交互に所定の層数形成し、乾燥後に焼成して1枚の圧電材料板を構成する。
【0018】
圧電材料板の露出側の表面、及び先端面とに外部電極となる導線層35をスパッタリング等の造膜法により形成して、非振動領域を固定基板15に固定する。
【0019】
この状態で、前述の分離帯となる領域31の端部31aに一致する位置を歯割線とするようにダミーの振動子16を形成し、ついで駆動用圧電振動子9の幅に一致してワイヤーソウやダイシングソウ等の切断具36で先端から導電層35を相互に分離できる領域までスリット37を形成する。
【0020】
このスリット37は、その底部37aが図3(イ)に示したように表面側が後端側に、また裏面側が先端側に位置するように斜面となるように形成される。
【0021】
図6は、前述のフレキシブルケーブル11の一実施例を示すものであって、両側にはコモン電極23に接続する導電パターン26を、また中央領域にセグメント電極22に接続する導電パターン27を、ダミーの圧電振動子16、駆動用の圧電振動子9の配列ピッチに一致するようにベース材に、直線上に位置するように形成して構成されている。なお、図中符号28は、駆動用半導体集積回路を示す。
【0022】
このフレキシブルケーブル11は、その導電パターン26、27の先端部を圧電振動子ユニット8のダミーの圧電振動子16、及び圧電振動子9の固定基板15との固定領域で、かつスリット37よりも先端側に位置決めして半田付け、導電性接着剤、異方性導電接着フィルムにより導電関係を形成させて固定される。
【0023】
この実施例において、外部駆動回路からフレキシブルケーブル11を介して駆動信号を供給すると、圧電振動子9は、コモン電極23、ダミーの圧電振動子16の電極21を介して共通内部電極17と、セグメント電極22を介して個別内部電極18とに駆動信号を受けて軸方向に伸縮して、流路ユニット1の特定の圧力発生室4を収縮、膨張させ、ノズル開口2からインク滴を吐出させる。
【0024】
このように圧電振動子9、16の同一帯域でフレキシブケーブル11が接合されるため、従来の圧電振動子では先端側で、またダミーの圧電振動子では後端側にというように接合領域を軸方向にずらせる場合に比較して、非振動領域の幅wを可及的に小さくして材料コストの引き下げと製造歩留まりを向上することができる。
【0025】
なお、上述の実施例においては、先端面と表面にのみ導電層を形成して、セグメント電極22、及びコモン電極23を形成しているが、図7に示したように後端面全体に導電層40を形成すると、内部電極17、20が導電層40、電極21を介してもコモン電極23と導電関係を形成するから電気抵抗を引き下げることができる。
【0026】
また、図8に示したように後端面にだけではなくダミーの圧電振動子16の側面に導電層41を形成したり、図9に示したように後端面全体に形成された導電層40とダミーの圧電振動子の側面に形成された導電層41とを連続するように形成して導通させると、コモン電極と共通内部電極18との接続抵抗を引き下げるとともに、フレキシブケーブル11の導電パターン26を導電層41によりダミーの圧電振動子16の側面でも接続可能となり、フレキシブルケーブル11と圧電振動子ユニット8との接合の自由度を高めることができる。
また、導電層41を圧電振動子9、16の裏面、つまり固定基板側に回り込むように形成し、少なくとも表面が導電性を有する固定基板15と導電関係を持たせて固定すると、電気抵抗を一層引き下げることができる。
【0027】
さらには、セグメント電極22、及びコモン電極23を先端面からさらに図7に示したように圧電振動子9、及びダミーの圧電振動子16の裏面側に回り込む領域23aを形成すると、圧電振動子ユニット8を流路ユニット1に組み付け際における圧電振動子9、16の先端面の欠け等の破損を防止することができる。
【0028】
図10は、同上圧電振動子ユニットに適した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、弾性板10を導電性材料、例えばステンレス鋼板により形成し、かつダミーの圧電振動子16の先端に当接するアイランド部10’だけを導電性材料、例えばステンレス鋼により構成すると、コモン電極23がアイランド部10’、弾性板10と導電関係を形成するから、弾性板10を外部駆動回路に接続することにより、駆動用圧電振動子9の個別内部電極18にはセグメント電極22、フレキシブケーブル11を介して、また共通内部電極17には弾性板10、アイランド部10’を介して駆動信号を供給することができる。
この場合にも前述のごとく、コモン電極23をフレキシブケーブル11に接続して駆動信号を供給すると、伝送路の電気抵抗を引き下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のインクジェット式記録ヘッドの一実施例を、駆動用圧電振動子の領域での断面構造でもって示す図である。
【図2】 同上記録ヘッドのダミーの圧電振動子の一実施例を示す図である。
【図3】 図(イ)、(ロ)は、同上記録ヘッドの圧電振動子ユニット一実施例、及びダミーの圧電振動子の1つを除去した状態で示す図である。
【図4】 図(I)乃至(III)は、それぞれ同上圧電振動子の製造方法の前半の工程を示す図である。
【図5】 図(I)、(II)は、それぞれ同上圧電振動子の製造方法の後半の工程を示す図である。
【図6】 同上記録ヘッドに使用するフレキシブケーブルの一実施例を示す図である。
【図7】 本発明の圧電振動子ユニットの他の実施例を示す図である。
【図8】 本発明の圧電振動子ユニットの他の実施例を示す図である。
【図9】 本発明の圧電振動子ユニットの他の実施例を示す図である。
【図10】 本発明のインクジェット式記録ヘッドの他の実施例を、ダミーの圧電振動子の近傍の断面構造で示す図である。
【符号の説明】
1 流路ユニット 2 ノズル開口 4 圧力発生室 5 インク供給口 6リザーバ 8 圧電振動子ユニット 9 圧電振動子 11 フレキシブルケーブル 16 ダミーの圧電振動子 17 共通内部電極 18 個別内部電極19 圧電材料 21 電極 22 セグメント電極 23 コモン電極 37 スリット 37a スリットの底面
Claims (3)
- 駆動用圧電振動子の形成領域では先端面側にのみ露出する個別内部電極と、後端面側にのみ露出する共通内部電極を圧電材料を介して積層し、またダミーの圧電振動子の形成領域では先端面及び後端面との両面で露出し、かつ連続する同一の電極を圧電材料を介して積層し、先端面から非振動領域まで延びる導電層が形成された圧電材料板を、前記非振動領域を固定基板に固定し、後端側が前記共通内部電極の連続領域を残し、かつ前記駆動用圧電振動子を形成すべき領域では前記導電層を相互に分離できるスリットにより歯割して前記ダミーの圧電振動子、駆動用圧電振動子、及びコモン電極、セグメント電極が構成され、
前記導電層が、前記ダミーの圧電振動子の側面に延長して形成され、また前記導電層と導電関係を形成するように前記駆動用圧電振動子及びダミーの圧電振動子の後端面にも導電層が形成されている圧電振動子ユニット。 - 駆動用圧電振動子の形成領域では先端面側にのみ露出する個別内部電極と、後端面側にのみ露出する共通内部電極を圧電材料を介して積層し、またダミーの圧電振動子の形成領域では先端面及び後端面との両面で露出し、かつ連続する同一の電極を圧電材料を介して積層し、先端面から非振動領域まで延びる導電層が形成された圧電材料板を、前記非振動領域を固定基板に固定し、後端側が前記共通内部電極の連続領域を残し、かつ前記駆動用圧電振動子を形成すべき領域では前記導電層を相互に分離できるスリットにより歯割して前記ダミーの圧電振動子、駆動用圧電振動子、及びコモン電極、セグメント電極が構成され、
前記駆動用圧電振動子及びダミーの圧電振動子の後端面に導電層が前記圧電振動板の後端面から裏面にまで回り込んで形成されていることを特徴とする圧電振動子ユニット。 - 駆動用圧電振動子の形成領域では先端面側にのみ露出する個別内部電極と、後端面側にのみ露出する共通内部電極を圧電材料を介して積層し、またダミーの圧電振動子の形成領域では先端面及び後端面との両面で露出し、かつ連続する同一の電極を圧電材料を介して積層し、先端面から非振動領域まで延びる導電層が形成された圧電材料板を、前記非振動領域を固定基板に固定し、後端側が前記共通内部電極の連続領域を残し、かつ前記駆動用圧電振動子を形成すべき領域では前記導電層を相互に分離できるスリットにより歯割して前記ダミーの圧電振動子、駆動用圧電振動子、及びコモン電極、セグメント電極が構成され、
前記駆動用圧電振動子及びダミーの電圧振動子の後端面に導電層が前記圧電振動板の後端面から裏面にまで回り込んで形成され、少なくとも表面が導電性を有する固定基板に導電関係をもって固定されていることを特徴とする圧電振動子ユニット。
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