JP3752974B2

JP3752974B2 - Piezoelectric actuator and manufacturing method thereof

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Publication number: JP3752974B2
Application number: JP2000225256A
Authority: JP
Inventors: 淳宏高木
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2000-07-26
Filing date: 2000-07-26
Publication date: 2006-03-08
Anticipated expiration: 2020-07-26
Also published as: JP2002036568A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電式のインクジェットプリンタヘッドによる印字駆動に使用されるプレート型の圧電アクチュエータの構成及びその製造方法に係り、より詳しくは、圧電シートの積層作業やヘッドの組み立て作業等を容易にできるようにするための位置決めマークの構成及び形成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
先行技術のオンディマンド型の圧電式インクジェットプリンタヘッドにおいては、特願２０００−７２６７８号の明細書に記載されているように、複数個のノズル及びこの各ノズルごとの圧力室を備えたキャビティープレートと、前記各圧力室ごとに形成された平面状の個別電極及び隣接する複数の圧力室に共通するコモン電極により圧電シート（セラミック材料からなるグリーンシート）を挟んで積層したプレート型の圧電アクチュエータとからなり、この圧電アクチュエータを、前記キャビティープレートに、当該圧電アクチュエータにおける各個別電極が各圧力室に対応するように積層したものが開示されている。その場合、複数個のノズルを、キャビティープレートの長辺縁と平行状であって、短辺（幅方向）の中央部に列状に配列し、これに対応する圧力室が、キャビティープレートの幅方向（短辺）の中央線を挟んで両側にて、当該キャビティープレートの短辺縁と平行状にて長辺方向に延びるように千鳥配列状に配置されていた。
【０００３】
そして、前記圧電アクチュエータを製作するにあたり、従来から、個別電極が形成された圧電シート１００と、図示しないコモン電極及びダミー個別電極が形成された圧電シート１０１とを乾燥後に交互に積層し、プレスし、焼成後、圧電シート１００、１０１の広幅面と直交する側面にシートの厚さ方向に側面電極１０２を形成し、同じ上下位置関係の個別電極やダミー個別電極の端縁部同士を電気的に接続し、同様にコモン電極同士を電気的に接続し、さらに圧電アクチュエータのトップシートとしての圧電シート１０３の広幅面（上面）に形成された表面電極１０４と前記側面電極１０２とを接続して外部回路からの電気信号の印加を行うようにしていた（図１２参照）。
【０００４】
ところで、圧電セラミックス製のグリーンシートからなる１枚の大きい素材シート１０２に前記の個別電極等のパターンを導電性ペーストにてスクリーンマスク印刷等で形成するとき、各圧電シート１００、１０１の広幅面であって長辺端縁部または短辺端縁部近傍に位置決め用のマーク１０５を同時に印刷形成し、乾燥後、該マーク１０５の位置が上下で略揃うように圧電シート１００、１０１を積層プレスし、その後、焼成して一枚の圧電アクチュエータとしたものを所定の圧電シートの大きさに高速回転するダイシングカッターにて切断分離していた。
【０００５】
これにより、前記個別電極の端部や、前記位置決め用のマーク１０５の端部が圧電アクチュエータの端面から露出するので、この端面からの露出部分が上下に複数見える箇所を、画像認識装置の拡大レンズで確認して、前記キャビティプレートへの所定位置に重ねて接着固定する作業のための、位置決めの基準とするようにしていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記個別電極の幅寸法及び配置間隔が小さいことから、位置決め用のマーク１０５の幅もかなり小さくなるため、さらには、圧電アクチュエータの端面から露出するマーク１０５端部の層厚さも微小であるため、前記認識が困難となり、前記組み立て作業の精度が悪化し、いわゆる製品歩留りが悪化するという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような問題を解消したプレート型の圧電アクチュエータを提供することを技術的課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この技術的課題を達成するため、請求項１に記載の発明の圧電アクチュエータは、複数個のノズル毎の圧力室を列状に備えたキャビティープレートと、前記各圧力室ごとに駆動させる駆動電極のパターンを表面に形成した圧電シートを積層させて成る圧電アクチュエータとからなり、この圧電アクチェータを、前記キャビティープレートに、当該圧電アクチェータにおける各駆動電極が各圧力室に対応するように積層してなる圧電式インクジェットプリンタヘッドにおける圧電アクチュエータであって、駆動電極のうち個別電極の列が形成された圧電シートと、コモン電極が形成された圧電シートとには、各圧電シートの長辺端縁部と短辺端縁部とに、該各辺方向の所定位置に位置決めマーク用の切欠き部がそれぞれ設けられ、該各切欠き部が積層方向にほぼ揃うように構成されているものである。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記位置決めマーク用の切欠き部は、前記各圧電シートの長辺端縁部と短辺端縁部とに、該各辺方向の中点にそれぞれ設けられているものである。
【００１０】
そして、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記一方の圧電シートの片面に形成する前記各個別電極を、前記ノズルの配列方向と平行な中心線を挟んで両側にて、それぞれ該中心線寄りの位置からその中心線と平行な圧電シートの長辺端縁部まで延びるように互いに一定間隔にて平行な列状に形成され、前記他方の圧電シートの片面には、前記中心線を挟む中央部位に前記コモン電極が形成され、且つ該コモン電極と適宜隔てて圧電シートの長辺端縁部まで延びるダミー個別電極が形成されており前記一方の圧電シートと他方の圧電シートとを交互に積層してなるものである。
【００１１】
さらに、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の圧電アクチュエータにおいて、前記中心線を挟む一方の側の列における個別電極のパターンは、直線状で且つ圧電シートの前記端縁部の一方に対して直交する方向に延びるように形成し、前記中心線を挟む他方の側の列における個別電極のパターンは、前記中心線に近い側で前記一方の側の列の個別電極に対し前記一定間隔の半分だけずらした千鳥配列状の位置にあって、前記中心線と直交する方向に延び、且つ各個別電極の長手方向の中途部で屈曲し、さらに、前記一方の側の列の個別電極における前記圧電シートの前記一方の端縁部側での位置に対応して圧電シートの前記の端縁部の他方に対して直交する方向に延びるように形成され、前記中心線の中央位置で、前記一方の側の列における個別電極のパターンと、前記他方の側の列における個別電極のパターンとが点対称状に形成され、前記長辺端縁部に形成される前記切欠き部は、前記両個別電極のパターンの間に位置するように構成したものである。
【００１２】
他方、請求項５に記載の発明の圧電アクチュエータの製造方法は、圧電アクチュエータにおける圧電シートを構成する素材シートに、少なくとも前記圧電シートの対向する２辺の一方の辺同士を隣接させて、複数の圧電シートの領域を並べて形成し、該各領域には、個別電極を、当該領域の前記両辺間で当該両辺と平行な中心線を挟んで両側にて該中心線寄りの位置からそれぞれ領域の前記両辺まで延びるように互いに一定間隔にて平行な列状に形成し、位置決めマーク用の切欠き部を、前記領域の各辺の線上の所定位置に、当該各辺を跨ぐ大きさのスルーホールにて形成し、前記４辺に沿って前記スルーホールと共に前記領域毎に分割することを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の圧電アクチュエータの製造方法において、前記スルーホールが、前記中心線と交差する線上であって、前記各圧電シートにおける２辺の中央位置及び前記中心線の延長上で、前記２辺と交差する方向の他の２辺との交点部にて当該各辺を跨ぐ大きさにて設けられていることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項５または請求項６に記載の圧電アクチュエータの製造方法において、前記各圧電シートの領域は平面視矩形状に形成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の圧電アクチュエータの製造方法において、前記中心線を挟む一方の側の列における個別電極のパターンは、直線状で且つ領域の一方の辺に対して直交する方向に延びるように形成し、前記中心線を挟む他方の側の列における個別電極のパターンは、前記中心線に近い側で前記一方の側の列の個別電極に対し前記一定間隔の半分だけずらした千鳥配列状の位置にあって、領域の前記中心線と直交する方向に延び、且つ各個別電極の長手方向の中途部で屈曲し、さらに、前記辺で隣接した領域における前記一方の側の列の個別電極の端部と接続するように、領域の他方の辺に対して直交する方向に延びるように形成した後、前記各領域毎に素材シートを分割して各圧電シートを作成することを特徴とするものである。
【００１６】
さらに、請求項９に記載の発明は、請求項５乃至請求項８のいずれかに記載の圧電アクチュエータの製造方法において、前記各領域の中心線の中央位置で、前記一方の側の列における個別電極のパターンと、前記他方の側の列における個別電極のパターンとが点対称状に形成され、且つ隣り合う領域の少なくとも一方の辺同士が切れ目なく接続していることを特徴とするものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面について説明する。図１、図１０及び図１１は、本発明の実施の形態による圧電式インクジェットプリンタヘッドを示す。これらの図において、金属板製のキャビティープレート１０に対して積層されるプレート型の圧電アクチュエータ２０の上面には、外部機器との接続のために、フレキシブルフラットケーブル４０が接着剤にて重ね接合されているものであり、最下層のキャビティープレート１０の下面側に開口されたノズル１５から下向きにインクが吐出するものとする。
【００１８】
前記キャビティープレート１０は、図３及び図４に示すように構成されている。すなわち、ノズルプレート１１、二枚のマニホールドプレート１２、スペーサプレート１３及びベースプレート１４の五枚の薄い金属板を積層した構造である。前記ノズルプレート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における第１の方向（長辺方向）に沿って２列の千鳥配列状に設けられている。即ち、ノズルプレート１１の前記第１の方向と直交する第２の方向（短辺方向）の中心線を挟んで両側の平行状の基準線１１ａ、１１ｂに沿って、微小ピッチ（Ｐ０）の間隔で千鳥状配列にて多数個のノズル１５が穿設されている（図４参照）。
【００１９】
前記二枚のマニホールドプレート１２には、インク通路１２ａ、１２ｂが、前記ノズル１５の列の両側に沿って、当該プレート１２の長辺に略沿って延びるように穿設されている。但し、下側のノズルプレート１１に対面するマニホールドプレート１２におけるインク通路１２ｂは、当該マニホールドプレート１２の上側にのみ開放するように凹み形成されている（図４参照）。このインク通路１２ａ、１２ｂは、この両マニホールドプレート１２に対する前記スペーサプレート１３の積層により密閉される構造になっている。
【００２０】
また、前記ベースプレート１４には、その長辺（前記第１の方向）に沿う中心線に対して直交する第２の方向（短辺方向）に延びる細幅の圧力室１６の多数個が穿設されている。そして、前記中心線を挟んで左右両側にて平行状の長手基準線１４ａ、１４ｂを設定すると、前記中心線より左側の圧力室１６の先端１６ａは前記左側の長手基準線１４ａ上に位置し、逆に前記長手中心線より右側の圧力室１６の先端１６ａは前記右側の長手基準線１４ｂ上に位置し、且つこの左右の圧力室１６の先端１６ａが交互に配置されている。従って、図３、図４に示すように、左右両側の圧力室１６は一つおきに互いに逆方向に延びるように交互に（いわゆる千鳥配列状に）配置されていることになると共に、左右各列における圧力室１６，１６間のピッチ寸法はＰ２であり、左の圧力室１６と右の圧力室１６との配列ピッチ寸法は（Ｐ２）／２となり、この（Ｐ２）／２の値は、通常前記微小ピッチ（Ｐ０）の値と等しい。
【００２１】
前記各圧力室１６の先端１６ａは、前記ノズルプレート１１における前記千鳥状配列のノズル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に同じく千鳥状配列にて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における左右両側部位に穿設された貫通孔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、１２ｂに連通している。なお、前記他端１６ｂは、図４に示すように、ベースプレート１４の下面側にのみ開口するように凹み形成されているものである。また、最上層のベースプレート１４の一端部に穿設された供給孔１９ａの上面には、その上方のインクタンクから供給されるインク中の塵除去のためのフィルタ２９が張設されている。
【００２２】
これにより、前記前記ベースプレート１４及びスペーサプレート１３の一端部に穿設の供給孔１９ａ，１９ｂから前記インク通路１２ａ、１２ｂ内に流入したインクは、このインク通路１２ａから前記各貫通孔１８を通って前記各圧力室１６内に分配されたのち、この各圧力室１６内から前記貫通孔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。
【００２３】
一方、前記圧電アクチュエータ２０は、図５及び図６に示すように、２枚の圧電シート２１、２２、トップシート２３とを積層した構造で、前記各圧電シートのうち最下段の圧電シート２１の上面（広幅面）には、前記キャビティープレート１０における各圧力室１６の箇所ごとに細幅の個別電極２４ａ，２４ｂが、第１の方向（長辺方向）に沿って列状に形成され、各個別電極２４ａ，２４ｂは前記第１の方向と直交する第２の方向に沿って圧電シート２１の長辺の端縁部近傍まで延びている。
【００２４】
上の圧電シート２２の上面（広幅面）には、前記複数個の圧力室１６に対して共通のコモン電極２５が形成されている。
【００２５】
なお、個別電極２４ａ，２４ｂが形成された圧電シート２１とコモン電極２５が形成された圧電シート２２との積層数は、前記対応する各圧力室１６内のインク吐出圧の大小に関連することになり、図９に示すように、８〜１０層として良い。実施形態においては、図５及び図６から理解できるように、前記各個別電極２４ａ，２４ｂの幅寸法は対応する圧力室１６における平面視での広幅部よりも少し狭く設定されている。
【００２６】
他方、圧力室１６は前記のベースプレート１４の短辺の中央部側で、前記第１の方向（長辺）に沿って２列状に配列されているので、前記コモン電極２５は、ベースプレート１４の短辺の中央部側を挟んで左右両側の圧力室１６、１６を一体的に覆うように、圧電シート２２の長辺に沿って延びる平面視略矩形状に形成されると共に、該圧電シート２２の対の短辺近傍では当該短辺のほぼ全長にわたって延びる引き出し部２５ａ，２５ａが一体的に形成されている。
【００２７】
そして、前記圧電シート２２の対の長辺近傍の表面であって、前記コモン電極２５が形成されていない箇所には、前記各個別電極２４ａ，２４ｂと同じ上下位置（対応する位置）に、当該個別電極２４ａ，２４ｂと略同じ幅寸法で長さの短いダミー個別電極２６を形成する。この場合、図５及び図６に示すように、各ダミー個別電極２６は前記コモン電極２５と適宜の隙間寸法で隔てられている。
【００２８】
他方、前記圧電シート２１の上面（広幅面）のうち、前記引き出し部２５ａ，２５ａに対応する位置（同じ上下位置、圧電シートの対の短辺近傍）には、ダミーコモン電極２７を形成するのである。
【００２９】
前記最上段のトップシート２３の上面には、その長辺の端縁部に沿って、前記各個別電極２４ａ，２４ｂの各々に対する表面電極３０と、前記コモン電極２５に対する表面電極３１とが、設けられている。
【００３０】
そして、図２及び図６に示すように、圧電アクチュエータ２０の積層体の側面（表面電極３０，３１が形成される広幅面と直交する側面で長辺の端縁部２０ａ側）に側面電極３２、３３を形成し、表面電極３０は前記側面電極３２を介して前記個別電極２４ａ，２４ｂとダミー個別電極２６とを電気的接続させる一方、表面電極３１は別の箇所の側面電極３３を介して前記コモン電極２５とダミーコモン電極２７とを電気的接続させるよう構成する。なお、その場合、前記圧電アクチェータのうち表裏両表面と直交する側面（前記長辺の端縁部２０ａ側）に、少なくとも前記各駆動電極（コモン電極、個別電極等）を露出する凹み溝が設けられ、この凹み溝内に、前記駆動電極に電気的に導通する側面電極が形成されたものであっても良い。
【００３１】
そして、後述するように、複数の素材シート３４、３８、４１を積層するとき、積層後に圧電シートの大きさ毎に切断するとき、並びに各圧電アクチュエータ２０毎に分離した後に側面電極３２、３３を形成するとき、さらには、圧電アクチュエータ２０をキャビティプレート１０の所定位置に重ねて接着固定するとき、圧電アクチュエータ２０の上面にフレキシブルフラットケーブル４０を固定するときの位置決めの基準とするため、各圧電アクチュエータ２０長辺端縁部及び短辺端縁部には、長辺方向及び短辺方向の中点等の所定位置に平面視略半円状の位置決めマーク用の切欠き部４２′、４３′を予め設けておく（図１、図５及び図６参照）。前記各素材シート３４、３８、４１の所定位置に後述するように、予めスルーホール４２、４３を穿設し、圧電アクチュエータ２０毎に分離切断するとき、このスルーホールも同時に分断することで、図６に示すように、半円状の位置決めマーク用の切欠き部４２′、４３′となる。
【００３２】
前記した構成の圧電アクチュエータ２０は、以下に述べるような方法で製造される。即ち、図７及び図８に示すように、圧電セラミックス製のグリーンシートからなる第１素材シート３４の表面に、後述するような形状及び配置関係の個別電極２４ａ，２４ｂが形成される圧電シート２１の複数個の領域３５を隙間なくマトリックス状に並べる。その場合、１つの圧電シート２１における個別電極２４の形状及び配置は次のとおりである。
【００３３】
図５及び図７で示すように、前記圧電シート２１の片面に形成する前記各個別電極２４ａ，２４ｂを、前記千鳥配列方向と平行な中心線３６を挟んで両側にて、それぞれ該中心線３６寄りの位置からその中心線３６と平行な圧電シート２１の２つの端縁部２１ａ，２１ａまで延びるように互いに一定間隔Ｐ２（前記圧力室１６の配置ピッチＰ２と同じ間隔）にて平行な列状に形成し、前記中心線３６を挟む一方の側（図５で左側）の列における個別電極２４ａのパターンは、直線状で且つ圧電シートの前記端縁部２１ａの一方に対して直交する方向に延びるように形成する。
【００３４】
前記中心線３６を挟む他方の側（図５で右側）の列における個別電極２４ｂのパターンは、前記中心線３６に近い側で前記一方の側の列の個別電極２４ａに対し前記一定間隔Ｐ２の半分だけずらした千鳥配列状の位置にあって、前記中心線３６と直交する方向に延び、且つ前記各個別電極２４ｂの長手方向の中途部２４ｃで屈曲させる。さらに、前記一方の側の列の個別電極２４ａにおける前記圧電シート２１の前記一方の端縁部２１ａ側での位置に対応して圧電シート２１の前記の端縁部２１ａの他方に対して直交する方向に延びるように形成されたものである。個別電極２４において屈曲した中途部２４ｃ寄りの中心線３６の直線部分が、圧力室１６と対応した位置にある。
【００３５】
そして、その製造方法は、図７及び図８に示すごとく、圧電アクチュエータにおける圧電シート２１を構成する第１素材シート３４に、少なくとも前記圧電シート２１の対向する長辺（図７では、Ｋ１，Ｍ１を結ぶ辺やＫ２，Ｍ２を結ぶ辺、図８ではＭ１，Ｎ１を結ぶ辺やＭ２，Ｎ２を結ぶ辺等をいう）としての２辺の一方の辺同士を隣接させて、複数の圧電シート２１の領域３５を並べて形成する。図７においては、各領域３５は、Ｋ１，Ｋ２，Ｍ２，Ｍ１の４点及びＫ２，Ｋ３，Ｍ３，Ｍ２の４点でそれぞれ囲まれる矩形範囲で示される。また、図８においては、前記第１素材シート３４に対して圧電シート２１を２段で複数列に並べたものであるから、領域３５は、Ｋ１，Ｋ２，Ｍ２，Ｍ１の４点及びＫ２，Ｋ３，Ｍ３，Ｍ２の４点、Ｍ１，Ｍ２，Ｎ２，Ｎ１の４点、Ｍ２，Ｍ３，Ｎ３，Ｎ２の４点でそれぞれ囲まれる矩形範囲で示される。
【００３６】
図７の例で示すと、左側の領域３５ａと右側の領域３５ｂとは（Ｋ２−Ｍ２）にて隣接しており、左側の領域３５ａでは、個別電極２４ａ，２４ｂを、該領域３５ａの前記両辺（例えば、Ｋ１−Ｍ１とＫ２−Ｍ２）間で当該両辺と平行な中心線３６を挟んで両側にて該中心線３６寄りの位置から、当該領域３５ａの前記両辺まで延びるように互いに一定間隔Ｐ２にて平行な列状に形成する。前記中心線３６を挟む一方の側（Ｋ１−Ｍ１の辺に近い側）の列における個別電極２４ａのパターンは、直線状で且つ領域３５ａの一方の辺（Ｋ１−Ｍ１）に対して直交する方向に延びるように形成する。
【００３７】
前記中心線３６を挟む他方の側（Ｋ２−Ｍ２の辺に近い側）の列における個別電極２４ｂのパターンは、前記中心線３６に近い側で前記一方の側の列の個別電極２４ａに対し、前記一定間隔Ｐ２の半分だけずらした千鳥配列状の位置にあって、前記中心線３６と直交する方向に延び、且つ各個別電極２４ｂの長手方向の中途部２４ｃで屈曲し、さらに、前記辺（例えば、Ｋ２−Ｍ２）で隣接した領域３５ｂにおける前記一方の側の列の個別電極２４ａの端部と接続するように、領域３５ｂの前記辺（例えば、Ｋ２−Ｍ２）に対して直交する方向に延びるように形成する。
【００３８】
各圧電アクチュエータ２０の長辺方向及び短辺方向の所定位置に設ける位置決めマーク用の切欠き部４２′、４３′のため、前記第１素材シート３４への個別電極２４ａ，２４ｂの印刷形成の前工程もしくは同時に、対応する位置にスルーホール４２、４３を穿設する。
【００３９】
実施形態では、前記圧電シート２１の各領域の各長辺及び各短辺の中点となる箇所にスルーホール４２、４３を穿設する。また、第１素材シート３４に複数の領域が隙間なく形成されているときや前記長辺及び短辺で領域が区切られるときには、その隣接する領域に跨がって及び各辺に跨がってスルーホール４２、４３を設ける（図７及び図８参照）。これらのスルーホール４２、４３の形状は圧電シートの平面視で円形もしくは楕円形、その他の形状でも良い。
【００４０】
なお、前述のように、直線状の個別電極２４ａの列と、屈曲する中途部２４ｃを有する個別電極２４ｂの列とが点対称状に形成されているとき、各領域の各長辺の中点の位置では、隣り合う個別電極２４ａと個別電極２４ｂとの間隔が前記一定間隔Ｐ２の１．５倍となるから、その隙間になるべく大きい径（実施形態では、５０μｍ〜１５０μｍの径）のスルーホール４３を穿設することができ、大きい径の切欠き状の位置決めマーク用の切欠き部４３′となって、後の画像認識が容易となるという効果を奏する。
【００４１】
また、図７に示すように、圧電シート２２を構成する素材シート３８に、上記圧電シート２１と同様に、複数の圧電シート２２の領域を並べて形成する。各領域は、図７において、上記と同様にＫ１，Ｋ２，Ｍ２，Ｍ１の４点及びＫ２，Ｋ３，Ｍ３，Ｍ２の４点で囲まれる範囲で示す。各領域には、コモン電極２５とダミー個別電極２６を形成する。コモン電極２５の両側に位置する各ダミー個別電極２６は、個別電極２４ａ，２４ｂと上下に対応する形状、即ち、一方において直線状及び他方において屈曲状をなしており、隣接する領域間の長辺と直交して延び、その隣接する領域のダミー個別電極２６と接続している。
【００４２】
第３素材シート４１にも、同様に複数のトップシート２３の領域を並べて形成し、表面電極３０、３１を隣接する領域間の長辺を跨ぐように形成する。これら第２、第３素材シート３８、４１を積層し、前記と同じ位置にスルーホール４２，４３を穿設する。その後、素材シート３４，３８及び４１を積層し、次いで積層方向にプレスすることで一体化して、一枚の積層体にする。その後焼成する。
【００４３】
焼成の後、前記各領域３５ａ，３５ｂ毎に、前記各圧電シートの長辺及び短辺となるように、縦切断線３７ａ，３７ｂ，３７ｃと、横切断線３９ａ，３９ｂとの箇所にて分割して各圧電アクチュエータ２０が作成されるものである。
【００４４】
これらの場合、前記各縦切断線３７ａ，３７ｂ，３７ｃ及び横切断線３９ａ，３９ｂに沿って高速回転するダイシングカッターにて素材シートを切断（分割）するに際して、前記のように、直線状の個別電極２４ａと、中途部２４ｃで屈曲した個別電極２４ｂとが連続するようにパターン形成しておくと、後にコモン電極２５が形成された第２素材シート３８とトップシート２３となる第３素材シート４１との集積後に、前記各縦切断線３７ａ，３７ｂ，３７ｃで素材シートを切断したときに、各領域３５ａ，３５ｂの縁（Ｋ２−Ｍ２）に各個別電極２４ａ，２４ｂの端部が確実に露出するので、後の側面電極３２，３３との電気的接続を確実にできる。また、隣接する領域３５ａ，３５ｂの間に捨て部分が発生しないから、材料取りの効率が大幅に向上するという効果を奏する。
【００４５】
そして、前記各縦切断線３７ａ，３７ｂ，３７ｃ及び横切断線３９ａ，３９ｂに沿って切断すると、前記各スルーホール４２、４３の箇所が半割り状態となり、圧電アクチュエータ２０毎に分離した後には、図６に示すように、半円状の位置決めマーク用の切欠き部４２′、４３′となり、この切欠き部４２′及び４３′は圧電シートの積層方向で略揃うことになる（図６参照）。そのためには、前記複数枚の圧電シート２１，２２、２３の積層作業の際に、前記スルーホール４２、４３を画像認識して、位置決めすることが好ましい。
【００４６】
なお、図７及び図８の実施形態では、圧電シート２１における左右両側の個別電極２４ａ，２４ｂの形状を、各領域３５ａ，３５ｂの平面視における中心に対して点対称状に形成する。即ち、前記長辺の中点位置の位置決めマーク用のスルーホール４３、４３を結ぶ線と前記中心線３６との交点を中心にして、長辺側の対角位置に直線状の個別電極２４ａの列を形成したとすれば、その反対側の対角位置には屈曲した中途部２４ｃを有する個別電極２４ｂの列を形成するのである。
【００４７】
このように点対称状にパターン形成し、且つ前記長辺の中点位置のスルーホール４３を基準にして多数枚の圧電シートを積層すると、素材シートの焼成後の長辺方向の収縮による個別電極２４ａ，２４ｂの位置誤差をより少なくできる。
【００４８】
図８に示す実施形態では、前記第１素材シートに形成する圧電シート２１の並びを２段複数列（例えば６列等）で１２個取りとする場合であるから、それに応じて縦切断線３７ａ，３７ｂ，３７ｃ‥‥が増大し、且つ延びるし、横切断線も３９ａ，３９ｂ，３９ｃの３本となる。また、横切断線３９ｂにて切り離せば、１段目と２段目とのダミーコモン電極２７、２７が自動的に形成される。
【００４９】
前記個別電極２４ａ，２４ｂ、ダミー個別電極２６、２６、コモン電極２５、及びダミーコモン電極２７は、それぞれ導電ペーストのスクリーン印刷にて形成することは勿論である。
【００５０】
そして、このような構成のプレート型の圧電アクチュエータ２０は、前記キャビティープレート１０に対して、当該圧電アクチュエータ２０における各個別電極２４ａ，２４ｂが前記キャビティープレート１０における各圧力室１６の各々に対応するように積層固定される（図１、図９及び図１０参照）。この場合、キャビティープレート１０におけるベースプレート１４の上面には、長凹溝４５、凹溝４６を形成し、この長凹溝４５に前記個別電極２４ａ，２４ｂに対応する側面電極３２の列の下端部が臨み、凹溝４６上には、コモン電極２５に対応する四隅の側面電極３３の下端部が臨んで、各側面電極３２、３３が導電性のベースプレート１４に直接接触しないようにすることが好ましい。
【００５１】
また、この圧電アクチュエータ２０における上側の表面には、前記フレキシブルフラットケーブル４０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４０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３０、３１に電気的に接合される。
【００５２】
この構成において、前記圧電アクチュエータ２０における各個別電極２４のうち任意の個別電極２４と、コモン電極２５との間に電圧を印加することにより、圧電シート２２のうち前記電圧を印加した個別電極２４ａ，２４ｂの部分に圧電による積層方向の歪みが発生し、この歪みにて前記各個別電極２４，２４ｂに対応する圧力室１６の内容積が縮小されることにより、この圧力室１６内のインクが、ノズル１５から液滴状に噴出して、所定の印字が行われる（図１１参照）。
【００５３】
ダミー個別電極２６と個別電極２４の間、及びダミーコモン電極２７とコモン電極引出部２５ａの間は、同電位であるから、それらの間の圧電シートは変位しない。ダミー個別電極２６、ダミーコモン電極２７は、圧電シートを積層した際、個別電極２４及びコモン電極２５の厚みによる凹凸を補正するためのものである。
【００５４】
なお、前記圧電アクチュエータの積層体を、メッキ液中に浸漬し、この状態で各表面電極３０，３１に、細幅の電極パターンを介して通電して電気メッキを行うことにより、前記各表面電極３０，３１の表面に、金属メッキ層を形成するようにしても良い。金属メッキ層は、例えば、ニッケルメッキ層を下地としてその上に金メッキ層を形成するもので、この金属メッキ層の形成により、前記フレキシブルフラットケーブル４０における各配線パターンの、前記各表面電極３０，３１に対する電気的接合性を大幅に向上できる。
【００５５】
本発明は、複数の素材シート３４、３８、４１に予めスルーホール４２、４３を形成したものであり、種類の異なる圧電シートを積層するときやその後の圧電シートごと（領域ごと）に切断、分割するときにも、前記スルーホール４２、４３を位置決めの基準として作業することが至極容易となる。
【００５６】
しかも、前記スルーホール４２、４３が領域ごとの分割のための切断線（領域もしくは圧電シートの辺）を跨ぐように形成すれば、直径が比較的小さいスルーホールでも、隣接する領域では１つのスルーホール４２（４３）で該２つの領域に同時に、位置決めマーク用の切欠き部４２′、４３′を設けることができて、位置決めマークの作成の手間が省ける。
【００５７】
前記圧電アクチュエータ２０の１辺における位置決めマーク用の切欠き部４２′、４３′の対の縁が圧電シートの厚さ方向に長く形成されるから、圧電アクチュエータ２０の厚さ方向から画像認識し易くなる。従って、図９に示すように、圧電シート２１、２２などの積層数が多い場合、上下に並ぶ切欠き部４３′の対の縁の横方向の位置ずれの平均値を演算して、切欠き部４３′の位置（座標）を正確に決定することも可能となる。このような位置決定を４辺の切欠き部４２′、４３′について実行できるから、各圧電アクチュエータ２０毎に分離した後に側面電極３２、３３を形成するとき、さらには、圧電アクチュエータ２０をキャビティプレート１０の所定位置に重ねて接着固定するとき、圧電アクチュエータ２０の上面にフレキシブルフラットケーブル４０を固定するときの位置決めの基準とすることが至極容易となると共に固定位置が正確に決定できるという効果を奏する。特に、圧電の長辺端縁部に並ぶ前記個別電極２４ａ，２４ｂ及びダミー個別電極２６、２６の本数が多く、且つ配置間隔が小さい場合（例えば、幅１５０μｍ程度の個別電極を２００μｍのピッチで配置する場合等）に個別電極とダミー個別電極とを積層方向に１列状に揃えるときの位置合わせが正確となる。
【００５８】
また、前記の位置決めマーク用の切欠き部４２′、４３′は、特に前記個別電極２４ａ，２４ｂ及びダミー個別電極２６、２６の配置の間に設けることにより、特に個別電極の欠け箇所を無くすることができる。圧電アクチュエータ２０の２つの長辺及び２つの短辺にそれぞれ切欠き部４３′、４２′を合計４箇所設けことにより、例えば、この圧電アクチュエータ２０をキャビティプレート１０の上面の所定箇所に配置して固定するときの、画像認識装置（図示せず）による、圧電アクチュエータ２０の長辺及び短辺の向きやキャビティプレート１０に対する相対位置関係を容易に認識することができる。また、圧電アクチュエータ２０の上面にフレキシブルフラットケーブル４０を被せ固定する場合に、当該フレキシブルフラットケーブル４０の上方からの４箇所全部のマークとしての切欠き部４２′、４３′の認識が不能な場合、１箇所乃至３箇所のマークの認識にて位置決めが可能となる。
【００５９】
なお、本発明では、コモン電極２５を有する最下層の圧電シートがキャビティシート１０におけるベースシート１４と対面するように、個別電極２４ａ，２４ｂの層とコモン電極２５との層との積層順序を変えたものにも適用できることはいうまでもない。
【００６０】
【発明の作用・効果】
以上に説明したように、請求項１に記載の発明の圧電アクチュエータは、複数個のノズル毎の圧力室を列状に備えたキャビティープレートと、前記各圧力室ごとに駆動させる駆動電極のパターンを表面に形成した圧電シートを積層させて成る圧電アクチュエータとからなり、この圧電アクチェータを、前記キャビティープレートに、当該圧電アクチェータにおける各駆動電極が各圧力室に対応するように積層してなる圧電式インクジェットプリンタヘッドにおける圧電アクチュエータであって、駆動電極のうち個別電極の列が形成された圧電シートと、コモン電極が形成された圧電シートとには、各圧電シートの長辺端縁部と短辺端縁部とに、該各辺方向の所定位置に位置決めマーク用の切欠き部がそれぞれ設けられ、該各切欠き部が積層方向にほぼ揃うように構成されているものである。
【００６１】
従って、前記切欠き部の対の縁が圧電シートの厚さ方向に長く形成されるから、圧電アクチュエータの厚さ方向から画像認識し易くなる。また、圧電シートの積層数が多い場合、上下に並ぶ切欠き部の対の縁の横方向の位置ずれの平均値を演算して、当該切欠き部の位置（座標）を正確に決定することも可能となるから、各圧電アクチュエータ毎に分離した後に側面電極を形成するとき、さらには、圧電アクチュエータをキャビティプレートの所定位置に重ねて接着固定するとき、圧電アクチュエータの上面に外部回路へのフレキシブルフラットケーブルを固定するときの位置決めの基準とすることが至極容易となると共に固定位置が正確に決定できるという効果を奏する。
【００６２】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記位置決めマーク用の切欠き部は、前記各圧電シートの長辺端縁部と短辺端縁部とに、該各辺方向の中点にそれぞれ設けられているものである。このようにすると、圧電アクチュエータの焼成による圧電シートの辺方向の収縮があっても、該辺の中点の切欠き部を基準にして積層したとき等の個別電極の位置ずれ誤差が少なくなり、請求項１に記載の発明による効果に加えて、後の工程での位置合わせが正確にできるという効果を奏する。
【００６３】
そして、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記一方の圧電シートの片面に形成する前記各個別電極を、前記ノズルの配列方向と平行な中心線を挟んで両側にて、それぞれ該中心線寄りの位置からその中心線と平行な圧電シートの長辺端縁部まで延びるように互いに一定間隔にて平行な列状に形成され、前記他方の圧電シートの片面には、前記中心線を挟む中央部位に前記コモン電極が形成され、且つ該コモン電極と適宜隔てて圧電シートの長辺端縁部まで延びるダミー個別電極が形成されており前記一方の圧電シートと他方の圧電シートとを交互に積層してなるものである。
【００６４】
このように、個別電極を有する圧電シートとダミー個別電極を有する圧電シートとを交互に積層するとき、これらの電極の幅寸法及び配置間隔が小さく且つ多数本であっても、これらの電極を積層方向に沿って１列状で１直線状に揃えることが正確にでき、他の部品（キャビティプレート等）に対する位置固定も正確にできるという効果を奏する。
【００６５】
さらに、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の圧電アクチュエータにおいて、前記中心線を挟む一方の側の列における個別電極のパターンは、直線状で且つ圧電シートの前記端縁部の一方に対して直交する方向に延びるように形成し、前記中心線を挟む他方の側の列における個別電極のパターンは、前記中心線に近い側で前記一方の側の列の個別電極に対し前記一定間隔の半分だけずらした千鳥配列状の位置にあって、前記中心線と直交する方向に延び、且つ各個別電極の長手方向の中途部で屈曲し、さらに、前記一方の側の列の個別電極における前記圧電シートの前記一方の端縁部側での位置に対応して圧電シートの前記の端縁部の他方に対して直交する方向に延びるように形成され、前記中心線の中央位置で、前記一方の側の列における個別電極のパターンと、前記他方の側の列における個別電極のパターンとが点対称状に形成され、前記長辺端縁部に形成される前記切欠き部は、前記両個別電極のパターンの間に位置するように構成したものである。
【００６６】
従って、前記のように構成すれば、中途部に屈曲部を有する個別電極と、直線状の個別電極とが隣接する箇所の間隔がやや広くなるから、請求項１乃至請求項３に記載の発明の効果に加えて、前記広い間隔の箇所に個別電極に触れないように切欠き部を設けることができるという効果を奏する。
【００６７】
他方、請求項５に記載の発明の圧電アクチュエータの製造方法は、圧電アクチュエータにおける圧電シートを構成する素材シートに、少なくとも前記圧電シートの対向する２辺の一方の辺同士を隣接させて、複数の圧電シートの領域を並べて形成し、該各領域には、個別電極を、当該領域の前記両辺間で当該両辺と平行な中心線を挟んで両側にて該中心線寄りの位置からそれぞれ領域の前記両辺まで延びるように互いに一定間隔にて平行な列状に形成し、位置決めマーク用の切欠き部を、前記領域の各辺の線上の所定位置に、当該各辺を跨ぐ大きさのスルーホールにて形成し、前記４辺に沿って前記スルーホールと共に前記領域毎に分割することを特徴とするものである。
【００６８】
従って、領域毎に分割するときにスルーホールの箇所も同時に分割でき、分割された箇所は圧電シートの厚さ方向に長い縁を有する切欠き部となるから、圧電アクチュエータとして一体化したあとでも、位置決めマークとして鮮明になり、圧電シートの集積作業の他、圧電アクチュエータを他の部品に固定する位置決め作業を正確且つ容易にできるという効果を奏する。
【００６９】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の圧電アクチュエータの製造方法において、前記スルーホールが、前記中心線と交差する線上であって、前記各圧電シートにおける２辺の中央位置及び前記中心線の延長上で、前記２辺と交差する方向の他の２辺との交点部にて当該各辺を跨ぐ大きさにて設けられていることを特徴とするものである。
【００７０】
このような位置にスルーホールを設けることで圧電シートの４辺に簡単に切欠き部が形成できると共に、各切欠き部は圧電シートの長辺及び短辺の中点に位置するから、圧電アクチュエータの焼成による圧電シートの辺方向の収縮があっても、該辺の中点の切欠き部を基準にして積層したとき等の個別電極の位置ずれ誤差が少なくなり、請求項５に記載の発明による効果に加えて、後の工程での位置合わせが正確にできるという効果を奏する。
【００７１】
請求項７に記載の発明は、請求項５または請求項６に記載の圧電アクチュエータの製造方法において、前記各圧電シートの領域は平面視矩形状に形成したので、矩形状の素材シートからの圧電シートの取り数を多くし、むだな捨て部の面積を少なくして材料取りの効率を向上させることができる。
【００７２】
請求項８に記載の発明は、請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の圧電アクチュエータの製造方法において、前記中心線を挟む一方の側の列における個別電極のパターンは、直線状で且つ領域の一方の辺に対して直交する方向に延びるように形成し、前記中心線を挟む他方の側の列における個別電極のパターンは、前記中心線に近い側で前記一方の側の列の個別電極に対し前記一定間隔の半分だけずらした千鳥配列状の位置にあって、領域の前記中心線と直交する方向に延び、且つ各個別電極の長手方向の中途部で屈曲し、さらに、前記辺で隣接した領域における前記一方の側の列の個別電極の端部と接続するように、領域の他方の辺に対して直交する方向に延びるように形成した後、前記各領域毎に素材シートを分割して各圧電シートを作成することを特徴とするものである。
【００７３】
従って、中途部に屈曲部を有する個別電極と、直線状の個別電極とが隣接する箇所の間隔がやや広くなるから、請求項５乃至請求項７に記載の発明の効果に加えて、前記広い間隔の箇所に個別電極に触れないようにスルーホールをを設けることができるという効果を奏する。
【００７４】
さらに、請求項９に記載の発明は、請求項５乃至請求項８のいずれかに記載の圧電アクチュエータの製造方法において、前記各領域の中心線の中央位置で、前記一方の側の列における個別電極のパターンと、前記他方の側の列における個別電極のパターンとが点対称状に形成され、且つ隣り合う領域の少なくとも一方の辺同士が切れ目なく接続していることを特徴とするものであるから、１枚の素材シートからの圧電シートの取り数が多くなるか、もしくは所定数の圧電シートの取り数に対して元の素材シートの大きさを小さくできることになり、材料取りの効率が大幅に向上するという効果を奏する。
【００７５】
さらに、前記捨て部をつくるための切断線を要しないから、切断工程数が少なくなり、製造能率を大幅に向上させることができるという効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による圧電式インクジェットプリンタヘッドを示す分解斜視図である。
【図２】キャビティープレートと圧電アクチュエータとの一端部を示す拡大斜視図である。
【図３】キャビティープレートの分解斜視図である。
【図４】キャビティープレートの部分的拡大斜視図である。
【図５】圧電アクチュエータの分解斜視図である。
【図６】圧電アクチュエータの斜視図である。
【図７】圧電アクチュエータの素材シートにおける個別電極、コモン電極、表面電極、切欠き部等のパターンを示す斜視図である。
【図８】素材シートにおける個別電極、切欠き部等のパターンと領域の切断線等を示す平面図である。
【図９】別の実施形態における切欠きの配置関係を示す要部拡大斜視図である。
【図１０】図１のＸ−Ｘ線矢視拡大断面図である。
【図１１】フレキシブルフラットケーブルとキャビティープレートと圧電アクチュエータとを積層した状態の拡大断面図である。
【図１２】従来の圧電アクチュエータにおける位置決め用マークを示す要部拡大斜視図である。
【符号の説明】
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
１３スペーサプレート
１４ベースプレート
１５ノズル
１６圧力室
２０圧電アクチュエータ
２１、２２圧電シート
２３トップシート
２４ａ，２４ｂ個別電極
２４ｃ中途部
２５コモン電極
２６ダミー個別電極
２７ダミーコモン電極
３０，３１表面電極
３２，３３側面電極
３４第１素材シート
３５ａ，３５ｂ領域
４０フレキシブルフラットケーブル
３７ａ，３７ｂ，３７ｃ縦切断線
３９ａ，３９ｂ，３９ｃ縦切断線
４２，４３スルーホール
４２′，４３′ 位置決めマーク用の切欠き部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a configuration of a plate-type piezoelectric actuator used for printing driving by a piezoelectric ink jet printer head and a manufacturing method thereof, and more specifically, piezoelectric sheet stacking work, head assembly work, and the like can be facilitated. The present invention relates to the configuration and formation of a positioning mark for doing so.
[0002]
[Prior art]
In the prior art on-demand type piezoelectric inkjet printer head, as described in the specification of Japanese Patent Application No. 2000-72678, a cavity plate having a plurality of nozzles and a pressure chamber for each nozzle; A plate-type piezoelectric actuator in which a piezoelectric sheet (a green sheet made of a ceramic material) is sandwiched between a planar individual electrode formed for each pressure chamber and a common electrode common to a plurality of adjacent pressure chambers Thus, there is disclosed a structure in which this piezoelectric actuator is laminated on the cavity plate so that each individual electrode in the piezoelectric actuator corresponds to each pressure chamber. In that case, a plurality of nozzles are arranged in a row in the center of the short side (width direction) parallel to the long side edge of the cavity plate, and the corresponding pressure chambers are arranged in the cavity plate. Are arranged in a staggered arrangement on both sides across the center line in the width direction (short side) of the cavity plate so as to extend in the long side direction in parallel with the short side edge of the cavity plate.
[0003]
In manufacturing the piezoelectric actuator, conventionally, the piezoelectric sheet 100 on which individual electrodes are formed and the piezoelectric sheet 101 on which common electrodes and dummy individual electrodes (not shown) are formed are alternately stacked after being dried and pressed. After firing, the side electrodes 102 are formed in the sheet thickness direction on the side surfaces orthogonal to the wide surfaces of the piezoelectric sheets 100 and 101, and the edges of the individual electrodes and dummy individual electrodes having the same vertical position are electrically connected to each other. Similarly, the common electrodes are electrically connected to each other, and the surface electrode 104 formed on the wide surface (upper surface) of the piezoelectric sheet 103 as the top sheet of the piezoelectric actuator and the side electrode 102 are connected to each other. An electric signal was applied from the circuit (see FIG. 12).
[0004]
By the way, when the pattern of the individual electrodes or the like is formed on one large material sheet 102 made of a piezoelectric ceramic green sheet by screen mask printing or the like with a conductive paste, on the wide surface of each of the piezoelectric sheets 100 and 101. Then, a positioning mark 105 is printed at the same time in the vicinity of the long side edge or the short side edge, and after drying, the piezoelectric sheets 100 and 101 are laminated and pressed so that the positions of the marks 105 are substantially aligned vertically. After that, a single piezoelectric actuator that was fired was cut and separated by a dicing cutter that rotated at a high speed to a predetermined piezoelectric sheet size.
[0005]
As a result, the end portions of the individual electrodes and the end portions of the positioning marks 105 are exposed from the end surface of the piezoelectric actuator. As a result, the positioning reference is used for the work of overlapping and fixing the cavity plate at a predetermined position.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the width dimension and the arrangement interval of the individual electrodes are small, the width of the positioning mark 105 is considerably small, and the layer thickness at the end of the mark 105 exposed from the end face of the piezoelectric actuator is also very small. For this reason, there is a problem that the recognition is difficult, the accuracy of the assembly work is deteriorated, and so-called product yield is deteriorated.
[0007]
An object of the present invention is to provide a plate-type piezoelectric actuator that solves such problems.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this technical problem, the piezoelectric actuator according to the first aspect of the present invention includes a cavity plate having pressure chambers for each of a plurality of nozzles arranged in a row, and a drive electrode for driving each pressure chamber. The piezoelectric actuator is formed by laminating piezoelectric sheets on the surface of which are laminated, and this piezoelectric actuator is laminated on the cavity plate so that each drive electrode in the piezoelectric actuator corresponds to each pressure chamber. A piezoelectric actuator in a piezoelectric ink jet printer head comprising: a piezoelectric sheet in which a row of individual electrodes among drive electrodes is formed; and a piezoelectric sheet in which a common electrode is formed; And short side edge portions are provided with notch portions for positioning marks at predetermined positions in the respective side directions. Those that are configured to substantially align in the stacking direction.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the piezoelectric actuator according to the first aspect, the notch portion for the positioning mark is formed on a long side edge portion and a short side edge portion of each piezoelectric sheet. It is provided at the midpoint of each side direction.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, in the piezoelectric actuator according to the first or second aspect, the individual electrodes formed on one surface of the one piezoelectric sheet have a center parallel to the arrangement direction of the nozzles. On both sides of the line, each of the other side is formed in a row parallel to each other at a constant interval so as to extend from a position near the center line to the edge of the long side of the piezoelectric sheet parallel to the center line. On one side of the piezoelectric sheet, the common electrode is formed at a central portion across the center line, and a dummy individual electrode extending to the edge of the long side of the piezoelectric sheet is formed at an appropriate distance from the common electrode. The piezoelectric sheet and the other piezoelectric sheet are alternately laminated.
[0011]
Furthermore, according to a fourth aspect of the present invention, in the piezoelectric actuator according to any one of the first to third aspects, the pattern of the individual electrodes in the row on one side across the center line is linear and piezoelectric. It is formed so as to extend in a direction orthogonal to one of the edge portions of the sheet, and the pattern of the individual electrodes in the row on the other side sandwiching the center line is on the side closer to the center line. In a staggered position shifted by half of the fixed interval with respect to the individual electrodes in a row, extending in a direction orthogonal to the center line, and bent in the middle in the longitudinal direction of each individual electrode, In correspondence with the position on the one end edge side of the piezoelectric sheet in the individual electrode of the one side row, it is formed to extend in a direction orthogonal to the other of the end edge parts of the piezoelectric sheet, Center position of the center line The pattern of the individual electrodes in the row on the one side and the pattern of the individual electrodes in the row on the other side are formed in a point-symmetric manner, and the notch portion formed at the edge of the long side is It is configured to be positioned between the patterns of the two individual electrodes.
[0012]
On the other hand, in the method for manufacturing a piezoelectric actuator according to the fifth aspect of the present invention, at least one of two opposing sides of the piezoelectric sheet is adjacent to a material sheet constituting the piezoelectric sheet in the piezoelectric actuator, Piezoelectric sheet regions are formed side by side, and in each region, an individual electrode is placed between the both sides of the region, with the center line parallel to the two sides sandwiched between the positions near the center line on both sides. Formed in parallel rows at regular intervals so as to extend to both sides, the notch for the positioning mark is a through hole of a size across each side at a predetermined position on the line of each side of the region And is divided for each region along with the through holes along the four sides.
[0013]
According to a sixth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a piezoelectric actuator according to the fifth aspect, the through hole is on a line intersecting the center line, and the center positions of the two sides of each piezoelectric sheet. And on the extension of the center line, it is provided in a size that crosses each side at the intersection with the other two sides in the direction intersecting the two sides.
[0014]
According to a seventh aspect of the present invention, in the piezoelectric actuator manufacturing method according to the fifth or sixth aspect, the region of each piezoelectric sheet is formed in a rectangular shape in plan view.
[0015]
According to an eighth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a piezoelectric actuator according to any one of the fifth to seventh aspects, the pattern of the individual electrodes in the row on one side across the center line is linear and The pattern of the individual electrodes in the column on the other side sandwiching the center line is formed so as to extend in a direction orthogonal to one side of the region. The zigzag array of positions shifted by half of the predetermined interval with respect to the electrode, extending in a direction perpendicular to the center line of the region, and bent at a midway in the longitudinal direction of each individual electrode; In order to connect to the ends of the individual electrodes in the row on the one side in the adjacent region, the sheet is formed so as to extend in a direction perpendicular to the other side of the region, and then a material sheet is formed for each region. Divide each piezoelectric sheet It is characterized in that formed.
[0016]
Further, the invention according to claim 9 is the method for manufacturing a piezoelectric actuator according to any one of claims 5 to 8, wherein the individual actuators in the row on the one side are arranged at the center position of the center line of each region. The electrode pattern and the individual electrode pattern in the other row are formed in point symmetry, and at least one side of the adjacent region is connected without a break. .
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1, 10 and 11 show a piezoelectric ink jet printer head according to an embodiment of the present invention. In these figures, a flexible flat cable 40 is overlapped and bonded to an upper surface of a plate-type piezoelectric actuator 20 stacked on a metal plate cavity plate 10 with an adhesive for connection to an external device. It is assumed that ink is ejected downward from the nozzle 15 opened on the lower surface side of the lowermost cavity plate 10.
[0018]
The cavity plate 10 is configured as shown in FIGS. That is, it is a structure in which five thin metal plates of a nozzle plate 11, two manifold plates 12, a spacer plate 13, and a base plate 14 are laminated. The nozzle plate 11 is provided with nozzles 15 for ejecting ink having a small diameter along a first direction (long side direction) of the nozzle plate 11 in a two-row staggered arrangement. That is, a small pitch (P0) interval along the parallel reference lines 11a and 11b on both sides across the center line of the second direction (short side direction) orthogonal to the first direction of the nozzle plate 11. Thus, a large number of nozzles 15 are formed in a staggered arrangement (see FIG. 4).
[0019]
In the two manifold plates 12, ink passages 12 a and 12 b are formed so as to extend along the long sides of the plates 12 along both sides of the row of the nozzles 15. However, the ink passage 12b in the manifold plate 12 facing the lower nozzle plate 11 is formed to be recessed only on the upper side of the manifold plate 12 (see FIG. 4). The ink passages 12 a and 12 b are sealed by stacking the spacer plate 13 on both the manifold plates 12.
[0020]
The base plate 14 is provided with a plurality of narrow pressure chambers 16 extending in a second direction (short side direction) perpendicular to the center line along the long side (first direction). Has been. And when the parallel longitudinal reference lines 14a, 14b are set on both the left and right sides with the center line in between, the tip 16a of the pressure chamber 16 on the left side of the center line is located on the left reference line 14a, Conversely, the tip 16a of the pressure chamber 16 on the right side of the longitudinal center line is positioned on the right longitudinal reference line 14b, and the tips 16a of the left and right pressure chambers 16 are alternately arranged. Therefore, as shown in FIGS. 3 and 4, the pressure chambers 16 on both the left and right sides are alternately arranged so as to extend in opposite directions (in a so-called staggered arrangement), and The pitch dimension between the pressure chambers 16 and 16 in the row is P2, and the arrangement pitch dimension of the left pressure chamber 16 and the right pressure chamber 16 is (P2) / 2, and the value of (P2) / 2 is Usually, it is equal to the value of the fine pitch (P0).
[0021]
The front end 16a of each pressure chamber 16 is a through hole having a small diameter formed in the staggered arrangement of nozzles 15 in the nozzle plate 11 in the staggered arrangement of the spacer plate 13 and the manifold plates 12. 17 to communicate with each other. On the other hand, the other end 16 b of each pressure chamber 16 communicates with the ink passages 12 a and 12 b in both the manifold plates 12 through through holes 18 drilled in the left and right side portions of the spacer plate 13. As shown in FIG. 4, the other end 16b is recessed so as to open only on the lower surface side of the base plate. Further, a filter 29 for removing dust in the ink supplied from the ink tank thereabove is stretched on the upper surface of the supply hole 19a formed in one end portion of the uppermost base plate.
[0022]
As a result, ink that has flowed into the ink passages 12a and 12b from the supply holes 19a and 19b drilled in one end of the base plate 14 and the spacer plate 13 passes through the through holes 18 from the ink passage 12a. After being distributed into the pressure chambers 16, the pressure chambers 16 reach the nozzles 15 corresponding to the pressure chambers 16 through the through holes 17.
[0023]
On the other hand, the piezoelectric actuator 20 has a structure in which two piezoelectric sheets 21 and 22 and a top sheet 23 are laminated, as shown in FIGS. On the upper surface (wide surface), narrow individual electrodes 24a and 24b are formed in rows along the first direction (long side direction) for each pressure chamber 16 in the cavity plate 10, Each individual electrode 24a, 24b extends to the vicinity of the edge of the long side of the piezoelectric sheet 21 along a second direction orthogonal to the first direction.
[0024]
A common electrode 25 common to the plurality of pressure chambers 16 is formed on the upper surface (wide surface) of the upper piezoelectric sheet 22.
[0025]
Note that the number of stacked layers of the piezoelectric sheet 21 on which the individual electrodes 24 a and 24 b are formed and the piezoelectric sheet 22 on which the common electrode 25 is formed is related to the magnitude of the ink discharge pressure in the corresponding pressure chamber 16. Thus, as shown in FIG. In the embodiment, as can be understood from FIGS. 5 and 6, the width of each of the individual electrodes 24 a and 24 b is set slightly smaller than the wide portion of the corresponding pressure chamber 16 in plan view.
[0026]
On the other hand, the pressure chambers 16 are arranged in two rows along the first direction (long side) on the short side center of the base plate 14, so that the common electrode 25 is connected to the base plate 14. The piezoelectric sheet 22 is formed in a substantially rectangular shape in plan view extending along the long side of the piezoelectric sheet 22 so as to integrally cover the pressure chambers 16 on the left and right sides with the central part side of the short side interposed therebetween. In the vicinity of the short side of the pair, lead portions 25a and 25a extending substantially over the entire length of the short side are integrally formed.
[0027]
Then, on the surface in the vicinity of the long side of the pair of the piezoelectric sheets 22 where the common electrode 25 is not formed, the same vertical position (corresponding position) as the individual electrodes 24a and 24b A dummy individual electrode 26 having the same width as the individual electrodes 24a and 24b and a short length is formed. In this case, as shown in FIGS. 5 and 6, each dummy individual electrode 26 is separated from the common electrode 25 by an appropriate gap size.
[0028]
On the other hand, a dummy common electrode 27 is formed on the upper surface (wide surface) of the piezoelectric sheet 21 at a position corresponding to the lead portions 25a and 25a (same vertical position, near the short side of the pair of piezoelectric sheets). is there.
[0029]
On the upper surface of the uppermost top sheet 23, a surface electrode 30 for each of the individual electrodes 24 a and 24 b and a surface electrode 31 for the common electrode 25 are provided along the edge of the long side. It has been.
[0030]
Then, as shown in FIGS. 2 and 6, the side electrode 32 is provided on the side surface of the laminated body of the piezoelectric actuator 20 (the side surface orthogonal to the wide surface on which the surface electrodes 30 and 31 are formed and on the long edge portion 20 a side). 33, and the surface electrode 30 electrically connects the individual electrodes 24a and 24b and the dummy individual electrode 26 via the side electrode 32, while the surface electrode 31 passes through the side electrode 33 at another location. The common electrode 25 and the dummy common electrode 27 are configured to be electrically connected. In this case, a concave groove that exposes at least each of the drive electrodes (common electrode, individual electrode, etc.) is provided on a side surface (on the long edge 20a side) orthogonal to both the front and back surfaces of the piezoelectric actuator. In addition, a side electrode electrically connected to the drive electrode may be formed in the recessed groove.
[0031]
Then, as will be described later, when laminating a plurality of material sheets 34, 38, 41, when cutting for each size of the piezoelectric sheet after lamination, and after separating for each piezoelectric actuator 20, the side electrodes 32, 33 are attached. Each piezoelectric actuator 20 is used as a reference for positioning when the flexible flat cable 40 is fixed to the upper surface of the piezoelectric actuator 20 when the piezoelectric actuator 20 is overlapped and fixed to a predetermined position of the cavity plate 10 when forming. 20 Long side edge and short side edge are provided with notch portions 42 'and 43' for positioning marks having a substantially semicircular shape in plan view at predetermined positions such as midpoints in the long side direction and the short side direction. It is provided in advance (see FIGS. 1, 5 and 6). As will be described later, through-holes 42 and 43 are drilled in advance at predetermined positions of the material sheets 34, 38, and 41, and when the piezoelectric actuators 20 are separated and cut, the through-holes are also divided at the same time. As shown in FIG. 6, the cutout portions 42 ′ and 43 ′ for semicircular positioning marks are formed.
[0032]
The piezoelectric actuator 20 having the above-described configuration is manufactured by a method as described below. That is, as shown in FIGS. 7 and 8, the piezoelectric sheet 21 in which individual electrodes 24a and 24b having shapes and arrangement relationships as described later are formed on the surface of a first material sheet 34 made of a piezoelectric ceramic green sheet. Are arranged in a matrix without any gaps. In that case, the shape and arrangement of the individual electrodes 24 in one piezoelectric sheet 21 are as follows.
[0033]
As shown in FIGS. 5 and 7, the individual electrodes 24 a and 24 b formed on one surface of the piezoelectric sheet 21 are respectively arranged on both sides of the center line 36 parallel to the staggered arrangement direction. Parallel rows at a constant interval P2 (same interval as the arrangement pitch P2 of the pressure chambers 16) so as to extend from the close position to the two end edges 21a, 21a of the piezoelectric sheet 21 parallel to the center line 36. The pattern of the individual electrodes 24a in the row on one side (left side in FIG. 5) sandwiching the center line 36 is linear and in a direction orthogonal to one of the edge portions 21a of the piezoelectric sheet. It is formed to extend.
[0034]
The pattern of the individual electrodes 24b in the column on the other side (right side in FIG. 5) sandwiching the center line 36 is the same distance P2 with respect to the individual electrode 24a in the column on the one side near the center line 36. The positions are in a staggered arrangement shifted by half, extend in a direction orthogonal to the center line 36, and bend at the middle part 24c in the longitudinal direction of each individual electrode 24b. Further, the individual electrode 24a of the one side row is orthogonal to the other of the end edge portions 21a of the piezoelectric sheet 21 corresponding to the position of the piezoelectric sheet 21 on the one end edge portion 21a side. It is formed to extend in the direction. A straight line portion of the center line 36 near the midway portion 24 c bent in the individual electrode 24 is at a position corresponding to the pressure chamber 16.
[0035]
Then, as shown in FIGS. 7 and 8, the manufacturing method is such that at least the long side of the piezoelectric sheet 21 facing the first material sheet 34 constituting the piezoelectric sheet 21 in the piezoelectric actuator (K1, M1 in FIG. 7). , A side connecting K2 and M2, a side connecting M1 and N1, and a side connecting M2 and N2, etc. in FIG. The regions 35 are formed side by side. In FIG. 7, each area 35 is indicated by a rectangular range surrounded by four points K1, K2, M2, and M1 and four points K2, K3, M3, and M2. In FIG. 8, since the piezoelectric sheets 21 are arranged in a plurality of rows in two stages with respect to the first material sheet 34, the region 35 includes four points K1, K2, M2, and M1, and K2, A rectangular range surrounded by four points K3, M3, and M2, four points M1, M2, N2, and N1, and four points M2, M3, N3, and N2, respectively.
[0036]
In the example of FIG. 7, the left region 35a and the right region 35b are adjacent to each other at (K2-M2). In the left region 35a, the individual electrodes 24a and 24b are connected to both sides of the region 35a. (For example, K1-M1 and K2-M2) between the center line 36 parallel to the both sides and a position near the center line 36 on both sides so as to extend to the both sides of the region 35a. In parallel rows. The pattern of the individual electrodes 24a in the column on one side (the side close to the side of K1-M1) sandwiching the center line 36 is linear and is a direction orthogonal to one side (K1-M1) of the region 35a. To extend.
[0037]
The pattern of the individual electrodes 24b in the column on the other side (the side close to the side of K2-M2) sandwiching the center line 36 is compared with the individual electrode 24a in the column on the one side on the side close to the center line 36. At positions in a zigzag array shifted by half of the predetermined interval P2, it extends in a direction orthogonal to the center line 36, bends at a midway portion 24c in the longitudinal direction of each individual electrode 24b, and the side ( For example, in a direction orthogonal to the side of the region 35b (for example, K2-M2) so as to be connected to the end of the individual electrode 24a in the row on the one side in the region 35b adjacent in K2-M2). It is formed to extend.
[0038]
Prior to the formation of the individual electrodes 24a and 24b on the first material sheet 34 due to the notch portions 42 'and 43' for positioning marks provided at predetermined positions in the long side direction and short side direction of each piezoelectric actuator 20. Through holes 42 and 43 are formed at corresponding positions in the process or simultaneously.
[0039]
In the embodiment, through-holes 42 and 43 are formed at locations that are the midpoints of the long sides and the short sides of each region of the piezoelectric sheet 21. In addition, when a plurality of regions are formed in the first material sheet 34 without a gap or when the region is divided by the long side and the short side, the first material sheet 34 straddles adjacent regions and straddles each side. Through holes 42 and 43 are provided (see FIGS. 7 and 8). The shape of these through holes 42 and 43 may be circular or elliptical or other shapes in plan view of the piezoelectric sheet.
[0040]
As described above, when the row of linear individual electrodes 24a and the row of individual electrodes 24b having bent middle portions 24c are formed in point symmetry, the midpoint of each long side of each region is formed. Since the distance between the adjacent individual electrode 24a and the individual electrode 24b is 1.5 times the fixed distance P2, the through hole having a diameter as large as possible (in the embodiment, a diameter of 50 μm to 150 μm). 43 can be drilled, and it becomes a notch 43 'for a large-diameter notch-shaped positioning mark, which has the effect of facilitating subsequent image recognition.
[0041]
Further, as shown in FIG. 7, similarly to the piezoelectric sheet 21, a plurality of areas of the piezoelectric sheets 22 are formed side by side on the material sheet 38 constituting the piezoelectric sheet 22. In FIG. 7, each region is indicated by a range surrounded by four points K1, K2, M2, and M1 and four points K2, K3, M3, and M2, as described above. In each region, a common electrode 25 and a dummy individual electrode 26 are formed. Each dummy individual electrode 26 located on both sides of the common electrode 25 has a shape corresponding to the upper and lower sides of the individual electrodes 24a and 24b, that is, a linear shape on one side and a bent shape on the other side, and a long side between adjacent regions. And are connected to the dummy individual electrode 26 in the adjacent region.
[0042]
Similarly, the third material sheet 41 is formed by arranging the regions of the plurality of top sheets 23 so as to straddle the long sides between the adjacent regions. These second and third material sheets 38 and 41 are laminated, and through holes 42 and 43 are formed at the same positions as described above. Thereafter, the material sheets 34, 38 and 41 are laminated, and then integrated by pressing in the laminating direction to form a single laminate. Then, it is fired.
[0043]
After firing, each of the regions 35a and 35b is divided at longitudinal cutting lines 37a, 37b, and 37c and lateral cutting lines 39a and 39b so as to be the long and short sides of the piezoelectric sheets. Thus, each piezoelectric actuator 20 is created.
[0044]
In these cases, when the material sheet is cut (divided) with a dicing cutter that rotates at high speed along the vertical cutting lines 37a, 37b, and 37c and the horizontal cutting lines 39a and 39b, as described above, linear individual If the pattern is formed so that the electrode 24a and the individual electrode 24b bent at the midway portion 24c are continuous, the second material sheet 38 on which the common electrode 25 is formed later and the third material sheet 41 to be the top sheet 23 are formed. When the material sheet is cut along the vertical cutting lines 37a, 37b, and 37c after the integration, the ends of the individual electrodes 24a and 24b are surely exposed at the edges (K2-M2) of the regions 35a and 35b. Therefore, electrical connection with the rear side electrodes 32 and 33 can be ensured. Further, since no discarded portion is generated between the adjacent regions 35a and 35b, there is an effect that the efficiency of material removal is greatly improved.
[0045]
Then, when cutting along the vertical cutting lines 37a, 37b, 37c and the horizontal cutting lines 39a, 39b, the positions of the through holes 42, 43 are halved and separated for each piezoelectric actuator 20, As shown in FIG. 6, cutout portions 42 ′ and 43 ′ for semi-circular positioning marks are formed, and the cutout portions 42 ′ and 43 ′ are substantially aligned in the stacking direction of the piezoelectric sheets (see FIG. 6). ). For this purpose, it is preferable that the through holes 42 and 43 are image-recognized and positioned when the plurality of piezoelectric sheets 21, 22 and 23 are stacked.
[0046]
7 and 8, the shapes of the individual electrodes 24a and 24b on the left and right sides of the piezoelectric sheet 21 are formed symmetrically with respect to the center of each of the regions 35a and 35b in plan view. That is, the linear individual electrode 24a is formed at a diagonal position on the long side with the intersection of the center line 36 and the line connecting the positioning mark through holes 43, 43 at the midpoint position of the long side as the center. If a row is formed, a row of individual electrodes 24b having a bent halfway portion 24c is formed at the opposite diagonal position.
[0047]
In this way, when a pattern is formed symmetrically and a large number of piezoelectric sheets are stacked on the basis of the through hole 43 at the midpoint of the long side, individual electrodes due to contraction in the long side direction after firing the material sheet The position errors of 24a and 24b can be further reduced.
[0048]
In the embodiment shown in FIG. 8, the piezoelectric sheets 21 formed on the first material sheet are arranged in 12 rows in two or more rows (for example, 6 rows, etc.). , 37b, 37c,..., Increase, and the horizontal cutting lines are 39a, 39b, 39c. Further, if the horizontal cut lines 39b are used for separation, the first and second dummy common electrodes 27 and 27 are automatically formed.
[0049]
Of course, the individual electrodes 24a, 24b, the dummy individual electrodes 26, 26, the common electrode 25, and the dummy common electrode 27 are each formed by screen printing of a conductive paste.
[0050]
In the plate-type piezoelectric actuator 20 having such a configuration, the individual electrodes 24 a and 24 b in the piezoelectric actuator 20 correspond to the pressure chambers 16 in the cavity plate 10 with respect to the cavity plate 10. In such a manner, they are laminated and fixed (see FIGS. 1, 9 and 10). In this case, a long concave groove 45 and a concave groove 46 are formed on the upper surface of the base plate 14 in the cavity plate 10, and the lower end portion of the row of side surface electrodes 32 corresponding to the individual electrodes 24 a and 24 b is formed in the long concave groove 45. It is preferable that the lower ends of the side electrodes 33 at the four corners corresponding to the common electrode 25 face the groove 46 so that the side electrodes 32 and 33 do not directly contact the conductive base plate 14. .
[0051]
Further, when the flexible flat cable 40 is pressed against the upper surface of the piezoelectric actuator 20, various wiring patterns (not shown) in the flexible flat cable 40 become the surface electrodes 30, 31. Electrically joined to the
[0052]
In this configuration, by applying a voltage between any individual electrode 24 among the individual electrodes 24 in the piezoelectric actuator 20 and the common electrode 25, the individual electrodes 24 a to which the voltage is applied in the piezoelectric sheet 22, The distortion in the stacking direction due to piezoelectricity occurs in the portion 24b, and the internal volume of the pressure chamber 16 corresponding to each individual electrode 24, 24b is reduced due to this distortion, so that the ink in the pressure chamber 16 becomes Precise printing is performed by ejecting liquid droplets from the nozzle 15 (see FIG. 11).
[0053]
Since the electric potential is the same between the dummy individual electrode 26 and the individual electrode 24 and between the dummy common electrode 27 and the common electrode lead portion 25a, the piezoelectric sheet between them is not displaced. The dummy individual electrode 26 and the dummy common electrode 27 are for correcting unevenness due to the thickness of the individual electrode 24 and the common electrode 25 when the piezoelectric sheets are laminated.
[0054]
The piezoelectric actuator laminate is immersed in a plating solution, and in this state, each surface electrode 30, 31 is energized through a narrow electrode pattern to perform electroplating. A metal plating layer may be formed on the surfaces 30 and 31. The metal plating layer is formed, for example, by forming a gold plating layer thereon with a nickel plating layer as a base. By forming the metal plating layer, the surface electrodes 30 and 31 of the wiring patterns in the flexible flat cable 40 are formed. It is possible to greatly improve the electrical bondability to.
[0055]
In the present invention, through holes 42 and 43 are formed in advance on a plurality of material sheets 34, 38 and 41, and when different types of piezoelectric sheets are laminated or after that, each piezoelectric sheet (each region) is cut and divided. In this case, it is extremely easy to work using the through holes 42 and 43 as a positioning reference.
[0056]
In addition, if the through holes 42 and 43 are formed so as to straddle a cutting line for dividing each region (region or side of the piezoelectric sheet), even if the through hole has a relatively small diameter, one through hole is formed in the adjacent region. The holes 42 (43) can be provided with notches 42 'and 43' for positioning marks at the same time in the two areas, thereby saving the labor of creating positioning marks.
[0057]
Since the edge of the pair of positioning mark notches 42 ′ and 43 ′ on one side of the piezoelectric actuator 20 is formed long in the thickness direction of the piezoelectric sheet, the image can be easily recognized from the thickness direction of the piezoelectric actuator 20. Become. Therefore, as shown in FIG. 9, when the number of stacked piezoelectric sheets 21 and 22 is large, the average value of the lateral misalignment of the paired edges of the notch portions 43 'arranged vertically is calculated to calculate the notch It is also possible to accurately determine the position (coordinates) of the portion 43 ′. Since such position determination can be performed for the cutout portions 42 ′ and 43 ′ on the four sides, when the side electrodes 32 and 33 are formed after separation for each piezoelectric actuator 20, the piezoelectric actuator 20 is further connected to the cavity plate. When overlapping and fixing at 10 predetermined positions, it is extremely easy to use as a positioning reference when the flexible flat cable 40 is fixed to the upper surface of the piezoelectric actuator 20, and the fixing position can be accurately determined. . In particular, when the number of the individual electrodes 24a and 24b and the dummy individual electrodes 26 and 26 arranged on the long edge of the piezoelectric element is large and the arrangement interval is small (for example, individual electrodes having a width of about 150 μm are arranged at a pitch of 200 μm). When the individual electrodes and the dummy individual electrodes are aligned in a line in the stacking direction, the alignment becomes accurate.
[0058]
Further, the notch portions 42 'and 43' for the positioning marks are particularly provided between the arrangement of the individual electrodes 24a and 24b and the dummy individual electrodes 26 and 26, thereby eliminating the missing portions of the individual electrodes. be able to. By providing a total of four notches 43 ′ and 42 ′ on the two long sides and two short sides of the piezoelectric actuator 20, for example, the piezoelectric actuator 20 is arranged at a predetermined position on the upper surface of the cavity plate 10. The orientation of the long side and the short side of the piezoelectric actuator 20 and the relative positional relationship with respect to the cavity plate 10 can be easily recognized by an image recognition device (not shown) when fixing. Further, when the flexible flat cable 40 is covered and fixed on the upper surface of the piezoelectric actuator 20, when the notches 42 'and 43' as the marks at all four locations from above the flexible flat cable 40 cannot be recognized, Positioning is possible by recognizing one to three marks.
[0059]
In the present invention, the stacking order of the layers of the individual electrodes 24 a and 24 b and the layer of the common electrode 25 is changed so that the lowermost piezoelectric sheet having the common electrode 25 faces the base sheet 14 in the cavity sheet 10. Needless to say, it can be applied to other things.
[0060]
[Operation and effect of the invention]
As described above, the piezoelectric actuator according to the first aspect of the present invention includes a cavity plate having pressure chambers for each of a plurality of nozzles arranged in a row, and a pattern of drive electrodes for driving each pressure chamber. The piezoelectric actuator is formed by laminating piezoelectric sheets formed on the surface of the piezoelectric actuator. The piezoelectric actuator is laminated on the cavity plate so that each drive electrode of the piezoelectric actuator corresponds to each pressure chamber. A piezoelectric actuator in an inkjet printer head, wherein a piezoelectric sheet in which individual electrode rows of drive electrodes are formed and a piezoelectric sheet in which common electrodes are formed include a long side edge portion and a short edge of each piezoelectric sheet. Notch portions for positioning marks are provided at predetermined positions in the respective side directions on the side edge portions, and the respective notch portions are stacked together. Those that are configured to substantially align with.
[0061]
Therefore, the edges of the pair of notches are formed long in the thickness direction of the piezoelectric sheet, so that the image can be easily recognized from the thickness direction of the piezoelectric actuator. In addition, when the number of stacked piezoelectric sheets is large, the average value of the lateral displacements of the edges of the pair of notch portions arranged vertically is calculated, and the position (coordinates) of the notch portion is accurately determined. Therefore, when the side electrode is formed after separating each piezoelectric actuator, and further, when the piezoelectric actuator is overlapped and fixed to a predetermined position of the cavity plate, flexible attachment to an external circuit is performed on the upper surface of the piezoelectric actuator. It is extremely easy to use as a positioning reference when fixing the flat cable, and the fixing position can be accurately determined.
[0062]
According to a second aspect of the present invention, in the piezoelectric actuator according to the first aspect, the notch portion for the positioning mark is formed on a long side edge portion and a short side edge portion of each piezoelectric sheet. It is provided at the midpoint of each side direction. In this way, even if there is contraction in the side direction of the piezoelectric sheet due to the firing of the piezoelectric actuator, the positional deviation error of the individual electrodes, such as when laminated based on the notch portion of the middle point of the side, is reduced, In addition to the effect of the invention according to claim 1, there is an effect that the alignment in the subsequent process can be performed accurately.
[0063]
According to a third aspect of the present invention, in the piezoelectric actuator according to the first or second aspect, the individual electrodes formed on one surface of the one piezoelectric sheet have a center parallel to the arrangement direction of the nozzles. On both sides of the line, each of the other side is formed in a row parallel to each other at a constant interval so as to extend from a position near the center line to the edge of the long side of the piezoelectric sheet parallel to the center line. On one side of the piezoelectric sheet, the common electrode is formed at a central portion across the center line, and a dummy individual electrode extending to the edge of the long side of the piezoelectric sheet is formed at an appropriate distance from the common electrode. The piezoelectric sheet and the other piezoelectric sheet are alternately laminated.
[0064]
Thus, when alternately laminating piezoelectric sheets having individual electrodes and piezoelectric sheets having dummy individual electrodes, these electrodes are laminated even if the width dimension and arrangement interval of these electrodes are small and many. It is possible to accurately align in a line and in a straight line along the direction, and it is possible to accurately fix the position with respect to other components (cavity plate or the like).
[0065]
Furthermore, according to a fourth aspect of the present invention, in the piezoelectric actuator according to any one of the first to third aspects, the pattern of the individual electrodes in the row on one side across the center line is linear and piezoelectric. It is formed so as to extend in a direction orthogonal to one of the edge portions of the sheet, and the pattern of the individual electrodes in the row on the other side sandwiching the center line is on the side closer to the center line. In a staggered position shifted by half of the fixed interval with respect to the individual electrodes in a row, extending in a direction orthogonal to the center line, and bent in the middle in the longitudinal direction of each individual electrode, In correspondence with the position on the one end edge side of the piezoelectric sheet in the individual electrode of the one side row, it is formed to extend in a direction orthogonal to the other of the end edge parts of the piezoelectric sheet, Center position of the center line The pattern of the individual electrodes in the row on the one side and the pattern of the individual electrodes in the row on the other side are formed in a point-symmetric manner, and the notch portion formed at the edge of the long side is It is configured to be positioned between the patterns of the two individual electrodes.
[0066]
Therefore, when configured as described above, the distance between the locations where the individual electrode having the bent portion in the middle portion and the linear individual electrode are adjacent to each other is slightly widened. Therefore, the invention according to any one of claims 1 to 3. In addition to the above effect, there is an effect that a notch portion can be provided so as not to touch the individual electrodes at the wide intervals.
[0067]
On the other hand, in the method for manufacturing a piezoelectric actuator according to the fifth aspect of the present invention, at least one of two opposing sides of the piezoelectric sheet is adjacent to a material sheet constituting the piezoelectric sheet in the piezoelectric actuator, Piezoelectric sheet regions are formed side by side, and in each region, an individual electrode is placed between the both sides of the region, with the center line parallel to the two sides sandwiched between the positions near the center line on both sides. Formed in parallel rows at regular intervals so as to extend to both sides, the notch for the positioning mark is a through hole of a size across each side at a predetermined position on the line of each side of the region And is divided for each region along with the through holes along the four sides.
[0068]
Therefore, when dividing into regions, the location of the through hole can be divided at the same time, and the divided location becomes a notch portion having a long edge in the thickness direction of the piezoelectric sheet. It becomes clear as a positioning mark, and there is an effect that the positioning operation for fixing the piezoelectric actuator to other components can be performed accurately and easily in addition to the piezoelectric sheet accumulation operation.
[0069]
According to a sixth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a piezoelectric actuator according to the fifth aspect, the through hole is on a line intersecting the center line, and the center positions of the two sides of each piezoelectric sheet. And on the extension of the center line, it is provided in a size that crosses each side at the intersection with the other two sides in the direction intersecting the two sides.
[0070]
By providing through-holes at such positions, notches can be easily formed on the four sides of the piezoelectric sheet, and each notch is located at the midpoint of the long and short sides of the piezoelectric sheet. 6. Even if there is contraction in the side direction of the piezoelectric sheet due to firing, the positional deviation error of the individual electrodes when laminated on the basis of the notch at the midpoint of the side is reduced, and the invention according to claim 5 In addition to the effect of the above, there is an effect that the alignment in the subsequent process can be performed accurately.
[0071]
According to a seventh aspect of the present invention, in the piezoelectric actuator manufacturing method according to the fifth or sixth aspect, since each of the piezoelectric sheets is formed in a rectangular shape in plan view, the piezoelectric material is formed from a rectangular material sheet. The number of sheets can be increased, and the area of the waste disposal part can be reduced to improve the efficiency of material acquisition.
[0072]
According to an eighth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a piezoelectric actuator according to any one of the fifth to seventh aspects, the pattern of the individual electrodes in the row on one side across the center line is linear and The pattern of the individual electrodes in the column on the other side sandwiching the center line is formed so as to extend in a direction orthogonal to one side of the region. The zigzag array of positions shifted by half of the predetermined interval with respect to the electrode, extending in a direction perpendicular to the center line of the region, and bent at a midway in the longitudinal direction of each individual electrode; In order to connect to the ends of the individual electrodes in the row on the one side in the adjacent region, the sheet is formed so as to extend in a direction perpendicular to the other side of the region, and then a material sheet is formed for each region. Divide each piezoelectric sheet It is characterized in that formed.
[0073]
Accordingly, since the interval between the adjacent portions of the individual electrode having the bent portion in the middle portion and the linear individual electrode is slightly widened, in addition to the effects of the inventions of claims 5 to 7, the wide There is an effect that through-holes can be provided so as not to touch the individual electrodes at intervals.
[0074]
Further, the invention according to claim 9 is the method for manufacturing a piezoelectric actuator according to any one of claims 5 to 8, wherein the individual actuators in the row on the one side are arranged at the center position of the center line of each region. The electrode pattern and the individual electrode pattern in the other row are formed in point symmetry, and at least one side of the adjacent region is connected without a break. Therefore, the number of piezoelectric sheets to be taken from one material sheet increases, or the size of the original material sheet can be reduced with respect to the predetermined number of piezoelectric sheets. It has the effect of improving.
[0075]
Furthermore, since a cutting line for forming the discarding portion is not required, the number of cutting steps is reduced, and the production efficiency can be greatly improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a piezoelectric inkjet printer head according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged perspective view showing one end portions of a cavity plate and a piezoelectric actuator.
FIG. 3 is an exploded perspective view of a cavity plate.
FIG. 4 is a partially enlarged perspective view of a cavity plate.
FIG. 5 is an exploded perspective view of a piezoelectric actuator.
FIG. 6 is a perspective view of a piezoelectric actuator.
FIG. 7 is a perspective view showing patterns of individual electrodes, common electrodes, surface electrodes, notches and the like in the material sheet of the piezoelectric actuator.
FIG. 8 is a plan view showing patterns of individual electrodes, notches and the like, cutting lines of regions, etc. in the material sheet.
FIG. 9 is an enlarged perspective view of a main part showing an arrangement relationship of notches in another embodiment.
10 is an enlarged sectional view taken along line XX in FIG.
FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of a state in which a flexible flat cable, a cavity plate, and a piezoelectric actuator are stacked.
FIG. 12 is an enlarged perspective view of a main part showing a positioning mark in a conventional piezoelectric actuator.
[Explanation of symbols]
10 Cavity plate
11 Nozzle plate
12 Manifold plate
13 Spacer plate
14 Base plate
15 nozzles
16 Pressure chamber
20 Piezoelectric actuator
21, 22 Piezoelectric sheet
23 Top sheet
24a, 24b Individual electrode
24c Midway
25 Common electrode
26 Dummy individual electrode
27 Dummy common electrode
30, 31 Surface electrode
32, 33 Side electrode
34 First material sheet
35a, 35b area
40 Flexible flat cable
37a, 37b, 37c Longitudinal cutting line
39a, 39b, 39c Longitudinal cutting line
42,43 Through hole
42 ', 43' Notch for positioning mark

Claims

A cavity plate having pressure chambers for a plurality of nozzles arranged in a row, and a piezoelectric actuator formed by laminating piezoelectric sheets on the surface of which drive electrode patterns are driven for each of the pressure chambers. A piezoelectric actuator in a piezoelectric ink jet printer head in which a piezoelectric actuator is laminated on the cavity plate so that each drive electrode in the piezoelectric actuator corresponds to each pressure chamber,
Piezoelectric sheets in which rows of individual electrodes are formed among drive electrodes and piezoelectric sheets on which common electrodes are formed are arranged on the long side edge and short side edge of each piezoelectric sheet. The piezoelectric actuator is characterized in that notches for positioning marks are respectively provided at predetermined positions, and the notches are substantially aligned in the stacking direction.

2. The notch for the positioning mark is provided at a middle point in each side direction on a long side edge and a short side edge of each piezoelectric sheet, respectively. The piezoelectric actuator described in 1.

The individual electrodes formed on one side of the one piezoelectric sheet are arranged on both sides of the center line parallel to the nozzle arrangement direction on each side of the piezoelectric sheet parallel to the center line from a position near the center line. Formed in parallel rows at regular intervals so as to extend to the edge of the long side,
On one side of the other piezoelectric sheet, the common electrode is formed at a central portion across the center line, and a dummy individual electrode extending to the edge of the long side of the piezoelectric sheet is formed at an appropriate distance from the common electrode. And
The piezoelectric actuator according to claim 1 or 2, wherein the one piezoelectric sheet and the other piezoelectric sheet are alternately laminated.

The pattern of the individual electrodes in the row on one side across the center line is formed to be linear and extend in a direction orthogonal to one of the edge portions of the piezoelectric sheet,
The pattern of the individual electrodes in the column on the other side across the center line is in a staggered position shifted by half of the predetermined interval with respect to the individual electrodes in the column on the one side on the side close to the center line. Extending in the direction perpendicular to the center line and bent in the middle in the longitudinal direction of each individual electrode, and further on the one end edge side of the piezoelectric sheet in the individual electrode of the one side row Corresponding to the position of the piezoelectric sheet is formed to extend in a direction perpendicular to the other of the end edges of the piezoelectric sheet,
The pattern of the individual electrodes in the column on the one side and the pattern of the individual electrodes in the column on the other side are formed in point symmetry at the center position of the center line,
4. The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein the notch formed in the long side edge is located between the patterns of the two individual electrodes. 5.

A material sheet constituting a piezoelectric sheet in a piezoelectric actuator is formed by arranging regions of a plurality of piezoelectric sheets in such a manner that at least one of two opposing sides of the piezoelectric sheet is adjacent to each other. Are formed in parallel rows at regular intervals so as to extend from the position near the center line to both sides of the region on both sides across the center line parallel to the sides between the sides of the region. ,
A notch for the positioning mark is formed at a predetermined position on the line of each side of the region by a through hole having a size straddling each side,
A method for manufacturing a piezoelectric actuator, wherein the region is divided along with the through holes along the four sides.

The through hole is on a line intersecting the center line, and on the center position of the two sides in each piezoelectric sheet and on the extension of the center line, the intersection of the other two sides in the direction intersecting the two sides The method for manufacturing a piezoelectric actuator according to claim 5, wherein the portion is provided in a size that crosses each side.

The method for manufacturing a piezoelectric actuator according to claim 5 or 6, wherein the area of each piezoelectric sheet is formed in a rectangular shape in plan view.

The pattern of the individual electrodes in the column on one side across the center line is formed to be linear and extend in a direction orthogonal to one side of the region,
The pattern of the individual electrodes in the column on the other side across the center line is in a staggered position shifted by half of the predetermined interval with respect to the individual electrodes in the column on the one side on the side close to the center line. Extending in a direction perpendicular to the center line of the region and bent at a midway portion in the longitudinal direction of each individual electrode, and further, an end portion of the individual electrode in the row on the one side in the region adjacent to the side 6. The piezoelectric sheet is formed by dividing the material sheet for each of the regions after being formed so as to extend in a direction orthogonal to the other side of the region so as to be connected. The method for manufacturing a piezoelectric actuator according to claim 7.

The pattern of the individual electrodes in the column on the one side and the pattern of the individual electrodes in the column on the other side are formed point-symmetrically at the center position of the center line of each region, and at least of the adjacent regions The method for manufacturing a piezoelectric actuator according to any one of claims 5 to 8, wherein one side is connected without a break.