JP4089957B2

JP4089957B2 - インクジェットプリンタヘッド及びその製造方法

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Publication number: JP4089957B2
Application number: JP2002342806A
Authority: JP
Inventors: 隆乗越
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2002-11-26
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2022-11-26
Also published as: JP2004174857A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オンデマンド型のインクジェットプリンタヘッド及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のインクジェットプリンタヘッド１００の構成例を図１１に例示する。図１１はインクジェットプリンタヘッド１００の一部破断した分解斜視図を示す。セラミック材からなる基板１０１上には２枚のＰＺＴ板１０２，１０３がエポキシ接着剤１０４により接合されている。これらのＰＺＴ板１０２，１０３には切削加工により一定の間隔で平行に同じ幅で、同じ深さ、長さの複数の溝１０５が形成されている。これらの溝１０５の側面と底面とには無電解ニッケルメッキにより電極１０６ａが形成され、さらに電極１０６ａはＰＺＴ板１０３の上面にまで延びて引出し電極１０６ｂが形成されている。また、基板１０１の上にはＰＣ板１０７が接着により固定されており、ＰＣ板１０７上には駆動回路を内蔵したドライブＩＣ１０７ａが搭載され、ＰＺＴ板１０３上の各引出し電極１０６ｂはＰＣ板１０７上の導電パターン部１０７ｂとワイヤボンディングにより導線１０８で結合され、ドライブＩＣ１０７ａと接続されている。ＰＺＴ板１０３の上には、やはりエポキシ接着剤によりセラミック材からなる天板１０９が接合されている。これにより、溝１０５の上面は天板１０９で覆われ長方形の断面をしたインク流路からなる圧力室１１１が形成される（図１２参照）。圧力室１１１の端部には複数のインク吐出口（ノズル）１１０ａが形成されたノズルプレート１１０が接着剤により固着されている。また、圧力室１１１の他端は天板１０９に形成された共通圧力室１０９ａへと連通され、さらに共通圧力室１０９ａはインク供給部（図示せず）へと接続される。
【０００３】
図１２は圧力室１１１を長手方向に垂直に切断したときの断面の一部を拡大して示す図である。基板１０１の上にＰＺＴ板１０２，１０３が各々接着剤１０４で接着固定され、ＰＺＴ板１０２，１０３に形成された溝１０５の上に蓋をする形で天板１０９がやはり接着剤１０４で固着されている。長方形断面をした圧力室１１１にはインク１１２が充填されている。圧力室１１１の側面と底面とにはコの字型に電極１０６ａが形成され、各電極１０６ａは駆動回路へと接続されている。圧力室の側壁はＰＺＴ板１０２，１０３で形成され、このＰＺＴ板１０２，１０３は圧電セラミックからなるピエゾ素子であり、各々異なる板厚方向（矢印方向）に分極されている。
【０００４】
次に、インクジェットプリンタヘッド１００の駆動方法及び駆動電圧の波形について図１３及び図１４を参照して説明する。
【０００５】
図１３（ｂ）に示すように、駆動する圧力室１１１ｃの電極１０６ｃに負の電圧を印加し、両隣の圧力室１１１ｂ，１１１ｄの電極１０６ａを接地すると、駆動する圧力室１１１ｃの側壁にはＰＺＴ板１０２，１０３の分極方向とは直角方向に電界が作用し、せん断歪み作用により側壁は“く”の字型に変形し圧力室１１１ｃ内の容積が広がる。逆に、図１３（ｃ）に示すように、駆動する圧力室１１１ｃの電極１０６ａに正の電圧を印加し、両隣の圧力室１１１ｂ，１１１ｄの電極１０６ａを接地すると、駆動する圧力室１１１ｃの側壁には図１３（ｂ）の場合とは反対方向の電界が作用するため、側壁は圧力室１１１ｃ内の容積が縮小するように変形する。
【０００６】
従って、図１３（ａ）〜（ｂ）及び図１４に示すように、（ａ）から（ｂ）にかけて対象となる圧力室１１１ｃの電極１０６ａに負の電圧Ｖを所定の時間Ｔ１印加して圧力室１１１ｃ内の容積を急激に広げてインク１１２を充填し、次に、図１３（ｂ）〜（ｃ）及び図１４に示すように（ｂ）から（ｃ）へと逆の負の電圧Ｖを対象となる圧力室１１１ｃの圧力室の電極１０６ａに印加し側壁を逆の方向に変形させ、圧力室１１１ｃ内の容積を急激に縮小してインク１１２を加圧し、吐出口１０ａよりインク滴を吐出させる。
【０００７】
図１３（ｃ）〜（ｄ）及び図１４に示すように、（ｃ）から（ｄ）へと正の電圧Ｖは一定時間Ｔ２で切れ、電極１０６ａはＧＮＤに接続され側壁は元の状態に戻り、その状態がＴ３時間続く。
【０００８】
この一連の動作で１ｄｒｏｐのインク滴が吐出し、続けて同じ通電を複数回繰返すことで複数ｄｒｏｐのインク滴を吐出させることができる。
【０００９】
図１５はマルチドロップ駆動の通電波形で、最大８階調の７ｄｒｏｐのインク液滴をｎ、ｎ＋１、ｎ＋２の３分割駆動で順次連続して吐出する通電波形の例である。この方式のヘッドでは各圧力室１１１において側壁を共有する構造であるため、隣り合う圧力室同士を同時に駆動することができない。従って、図１５に示すように圧力室１１１をｎ、ｎ＋１、ｎ＋２の３つのグループに分けて通電させることになる。まず、ｎグループ（ｎ＝１，４，７，１０，…）の圧力室１１１を１ｄｒｏｐの液滴を吐出させるための通電波形を７個連続して通電し、続けて、ｎ＋１グループの圧力室１１１を、次に、ｎ＋２グループの圧力室１１１を順次駆動していくことになる。
【００１０】
図１５中に示すように、最大８階調の７dropのインク液滴を連続的に吐出して印刷媒体上に１ドットを形成するための通電時間Ｔt及び次のドットを形成するまでのサイクル時間Ｔｃは、
Ｔｔ＝７＊（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３）
Ｔｃ＝３＊（Ｔｔ＋Ｔｄ）
である。
【００１１】
ここに、Ｔｄは次のドットを形成するまでに圧力室１１１内の残留振動がある程度減衰するのを待つための休み時間である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、インクジェットプリンタ、特に、カラーインクジェットプリンタは、家庭用や小規模オフィスで使用されることが多く、小型で安価な製品が求められてきたが、同時に高速化、高印字品質化の要求も益々強くなってきている。特に、高速化においては、最近、一度に印字できる画素数を増やすためにインクジェットプリンタヘッドを多ノズル化する傾向にある。
【００１３】
これに対し、インクジェットプリンタヘッドの中の一つの方式である圧電部材としてＰＺＴを用いた構造のヘッドは、一般的にＰＺＴは高価で、構造が複雑で、機械加工による部分が多く、小型に安価に多ノズル化するのは難しいと考えられている。
【００１４】
また、従来例で示した構造のヘッドにおいて、各インク室の電極とドライブＩＣに接続するための引出し電極がＰＺＴに形成されているため、高価なＰＺＴを多く使用することとなり、ヘッド自体も大型化するという問題がある。
【００１５】
またさらに、この引出し電極とＰＣ板の導電パターンとを１本１本ワイヤボンディングにより接続するために工数がかかり、さらにノズル数が増えると益々時間と手間がかかる。
【００１６】
また、引出し電極は表面が凹凸なＰＺＴに形成されるため、パターンの細線化が困難であり高密度化に限界がある。
【００１７】
カラー印刷のために複数のヘッドを使用する場合、色ずれや微妙な色再現性を得るためには各ドットの位置精度が重要となってくるが、この従来例の構造では色間でのヘッド位置合せが難しく、調整機構が必要となってくるため装置が複雑化してやはり高価、大型化の欠点を有する。
【００１８】
本発明の目的は、ＰＺＴのような圧電部材を用いた構造のシェアモード方式のインクジェットプリンタヘッドを小型・安価にして高速化・高印字品質化を図れるようにすることである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明のインクジェットプリンタヘッドは、主圧電部材板とこの主圧電部材板の両面に接着されて当該主圧電部材板とは分極方向が異なる前記主圧電部材よりも厚さが薄い副圧電部材板との積層構造よりなり、両面の溝加工により互いに平行な複数の溝が両面に形成された圧電部材板（例えば、ＰＺＴ板）と前記溝を覆う天板とを各色用の複数組交互に重ね合わせて接着した積層構造を有するカラー用複合体を基礎として、前記溝と前記天板とにより形成された開口部がインクを吐出するための吐出圧力室となるように所定の厚さにスライスすることで板状に形成された圧電部材板・天板複合体と、この圧電部材板・天板複合体の後面側に設けられて前記各吐出圧力室に対して１つおきに連通する開口を有し、当該開口を有しない１つおきの前記吐出圧力室をダミー圧力室とし、当該開口を有する１つおきの２列に形成された前記吐出圧力室が千鳥配列されているバックプレートと、前記各吐出圧力室の内面に形成された電極と、前記バックプレートの前記各開口の内面側から当該バックプレートの外面側に形成されて前記各電極に電気的に接続された引出し電極パターンと、前記バックプレートの前記各開口を介して前記各吐出圧力室に連通しインク供給口からインクが供給される共通圧力室と、前記圧電部材板・天板複合体の前面側に設けられて前記各吐出圧力室に連通するオリフィス孔を有する一枚のオリフィスプレートと、を備え、前記電極は、前記ダミー圧力室に形成された共通電極を含み、前記引出し電極パターンは、前記共通電極に電気的に接続されて前記圧電部材板・天板複合体の前記オリフィスプレート側から当該圧電部材板・天板複合体の側面を経て前記バックプレート側にパターニングされた共通電極パターンを含む。
本発明のインクジェットプリンタヘッドの製造方法は、主圧電部材板とこの主圧電部材板の両面に接着されて当該主圧電部材板とは分極方向が異なる前記主圧電部材よりも厚さが薄い副圧電部材板とを積層させて圧電部材板を形成する圧電部材板形成工程と、前記圧電部材板の両面に対して溝加工を施して溝を形成する溝形成工程と、前記圧電部材板と前記溝を覆う天板とを各色用の複数組交互に重ね合わせて接着した後、前記溝と前記天板とにより形成された開口部がインクを吐出するための吐出圧力室となるように所定の厚さにスライスすることで板状の圧電部材板・天板複合体を形成する複合体形成工程と、前記各吐出圧力室に対して１つおきに連通する開口を有し、当該開口を有しない１つおきの前記吐出圧力室をダミー圧力室とし、当該開口を有する１つおきの２列に形成された前記吐出圧力室を千鳥配列させるバックプレートを前記圧電部材板・天板複合体の後面側に接着するバックプレート接着工程と、前記各吐出圧力室の内面に電極を形成する電極形成工程と、前記バックプレートの前記各開口の内面側から当該バックプレートの表面側に前記各電極に電気的に接続された引出し電極パターンをパターニングする引出し電極パターン形成工程と、前記各吐出圧力室に連通するオリフィス孔を有する一枚のオリフィスプレートを前記圧電部材板・天板複合体の前面側に接着するオリフィスプレート接着工程と、インク供給口からインクが供給される共通圧力室を前記バックプレートの前記各開口を介して前記各吐出圧力室に連通させる共通圧力室配設工程と、を含み、前記電極形成工程は、前記ダミー圧力室に形成される共通電極を前記電極として形成する工程を含み、前記引出し電極パターン形成工程は、前記共通電極に電気的に接続されて前記圧電部材板・天板複合体の前記オリフィスプレート側から当該圧電部材板・天板複合体の側面を経て前記バックプレート側にパターニングされた共通電極パターンを前記引出し電極パターンとして形成する工程を含む。
【００２０】
従って、複数の溝を形成した圧電部材板とその溝を覆う天板とを重ね合わせて接着し所定の厚さにスライスすることで溝と天板とにより形成された開口部をインク吐出のための吐出圧力室とする圧電部材板・天板複合体を形成し、その後面側に吐出圧力室に連通する開口を有する表面が滑らかで高密度な配線が可能なバックプレートを接着し、圧電部材を変形させるために電位を付加するための電極を各吐出圧力室の内面に形成するとともに、それを外部の駆動制御回路と接続するための引出し電極パターンをバックプレートの開口から外面に一括して形成し、各吐出圧力室はバックプレートの開口を通って複数の吐出圧力室へインクを供給するための共通圧力室に連通させ、圧電部材板・天板複合体の前面側には吐出圧力室に連通しインクが吐出するためのオリフィス孔が開いたオリフィスプレートを接着させる一体化構造とすることで、電極及び引出し電極パターンを表面が滑らかで高密度配線可能なバックプレートを利用して高密度に一括して形成することが可能となり、圧電部材板に対しては吐出に寄与する分の必要最小限の量で済むものとなり、小型・低価格化が図られる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態を図１ないし図１０に基づいて説明する。本実施の形態のインクジェットプリンタヘッドは、Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）の４色分の印刷が可能なフルカラータイプのインクジェットプリンタヘッドへの適用例を示す。
【００２２】
まず、本実施の形態のインクジェットプリンタヘッドの基本となる圧電部材板・天板複合体であるＰＺＴ板・天板複合体の作製方法について図１及び図２を参照して説明する。
【００２３】
まず、圧電部材板であるＰＺＴ板２として、図１に示すように、比較的厚い主ＰＺＴ板（主圧電部材板）３と、このＰＺＴ板３の両面に接着されて主ＰＺＴ板３とは分極方向が異なる相対的に薄い副ＰＺＴ板（副圧電部材板）４，５とをエポキシ系の接着剤等により積層し、外側の比較的薄い副ＰＺＴ板４，５の厚さが所定の寸法となるように両面を平面研磨する（圧電部材板形成工程）。このように、ＰＺＴ板２は、相対的に厚い主ＰＺＴ板３とこの主ＰＺＴ板３の両面に接着されて当該主ＰＺＴ板３とは分極方向が異なる相対的に薄い副ＰＺＴ板４，５との積層構造よりなり、両面の溝加工により複数の溝が両面に形成されていることから、より一層の小型・高密度化を図れる。
【００２４】
次に、図２中に示すように、接合されたＰＺＴ板２の片面（副ＰＺＴ板４側）には所定のピッチ、形状寸法で複数の溝加工を施し、互いに平行な複数本の溝６を形成する。接合されたＰＺＴ板２の他面（副ＰＺＴ板５側）についても同様である（溝形成工程）。
【００２５】
このように、両面に溝加工が施され、セラミック部材による５つの天板７と溝６が２列に形成されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の４色分のＰＺＴ板２とを、図２に示すように、交互に重ね合わせて接着する。
【００２６】
そして、このように接着固定されたＰＺＴ板２と天板７とは、ダイサーで所定の厚さ寸法にスライスされ、図３に示すように、ＰＺＴ板・天板（圧電部材板・天板）複合体８が形成される（複合体形成工程）。これにより、一度に、多数のフルカラー用のＰＺＴ板・天板複合体８を製造することができる。ここに、ＰＺＴ板・天板複合体８において溝６と天板７とにより形成された開口部をインクを吐出するための吐出圧力室９とする、４色分が一体化されたカラー用複合体として構成されている。
【００２７】
このように形成されたＰＺＴ板・天板複合体８に対して、その後面側には、図４に示すように、感光性のガラス基板よりなるバックプレート１０がエポキシ系の接着剤で接着される（バックプレート接着工程）。このバックプレート１０には、エッチングの手法により各吐出圧力室９に通じる複数の開口１１が列方向において１つおきに形成されており、この開口１１のある圧力室がインク１２を吐出するための吐出圧力室９ａとなり、開口１１の無い圧力室がインク１２の入らないダミー圧力室９ｂとなる（図８（ａ）等参照）。ここに、同一色用の２列分の吐出圧力室９ａに着目した場合、図４、図５、図６等に示すように、千鳥配列されており、２列分で圧力室９相当の画素ピッチが確保されている（従って、ダミー圧力室９ｂも逆の形に千鳥配列されている）。
【００２８】
ＰＺＴ板・天板複合体８の各吐出圧力室９ａの内面（両側面及び底面）には個別の電極１３ａがパターン形成され、それと繋がる引出し電極パターン１４ａがバックプレート１０の開口１１の内面と外面とに無電解Ｎｉメッキ等により形成される（図６等参照）（電極形成工程、引出し電極パターン形成工程）。ＰＺＴ板・天板複合体８の前面側にはダミー圧力室９ｂの電極１３ｂと導通する共通電極パターン１４ｂが形成され（図５参照）、この共通電極パターン１４ｂはＰＺＴ板・天板複合体８の側面８ａを介して後面のバックプレート１０側まで延設されている。
【００２９】
バックプレート１０には、図４及び図７に示すように、吐出圧力室９ａに連通する共通圧力室１５ａを形成した樹脂製のフィルタ保持部材１５が各色毎に接着固定され、フィルタ保持部材１５にはインク１２中のゴミ等をフィルタリングするためのフィルタ１５ｂが超音波溶着等で固着され、また、共通圧力室１５ａと反対側の面にはインクタンク（図示せず）とチューブで接続するためのインク供給口１５ｃが形成され、フィルタ１５ｂを介して共通圧力室１５ａと繋がっている（共通圧力室配設工程）。
【００３０】
なお、図７に示すように、バックプレート１０のＰＺＴ板・天板複合体８の吐出圧力室９ａに連通する側の前面開口１１ａの開口面積を吐出圧力室９ａの開口面積より狭く、共通圧力室１５ａに連通する側の後面開口１１ｂの開口面積を前面開口１１ａよりも広くなるように断面テーパ形状とされている。
【００３１】
ＰＺＴ板・天板複合体８の前面側には吐出圧力室９ａに連通するオリフィス孔１６ａが形成されたオリフィスプレート１６が接着される（オリフィスプレート接着工程）。オリフィスプレート１６は電鋳で形成され、吐出圧力室９ａに対向する部分にはオリフィス孔１６ａが開き、ダミー圧力室９ｂに対向する部分には孔の開いていない形状となっている。従って、ここに、同一色用の２列分のオリフィス孔１６ａに着目した場合、図４等に示すように、千鳥配列されており、２列分で圧力室９相当の画素ピッチが確保されている。また、複数列分、複数色分を積層一体化構造としたヘッド構成で、１枚のオリフィスプレート１６に全てのオリフィス孔１６ａが形成されており、各列間及び各色間のオリフィス孔１６ａの位置の精度を高めることもできる。即ち、１枚のオリフィスプレート１６に全色のオリフィス孔１６ａを形成することで、調整機構等を用いることなく色間のドット位置精度が向上し、色ずれ等の印字不良が発生することなく高品位のカラー印字を得ることができる。
【００３２】
なお、オリフィスプレート１６をポリイミドフィルムとし、ＰＺＴ板・天板複合体８と接着した後にレーザー加工で穴あけする方法でも良い。
【００３３】
バックプレート１０の外面に形成された引出し電極パターン１４ａには、複数のドライバＩＣ１７が直にフリップチップ接合され、各圧力室９ａ，９ｂの電極１３ａ，１３ｂと電気的に接続された状態となる。
【００３４】
また、バックプレート１０の外面側には各列毎の複数のドライバＩＣ１７の入力ポートと繋がる配線パターン（図示せず）が形成され、コネクタ１８を接続したＦＰＣ１９の配線パターン部分と異方性導電フィルムを介して接続され、ドライバＩＣ１７と外部制御部が電気的に接続できるようになっている。
【００３５】
このように形成された本実施の形態のインクジェットプリンタヘッド２０の動作について図８ないし図１０を参照して説明する。まず、図８（ｂ）及び図９中のｂに示すように、インク１２が充填された吐出圧力室９ａの電極１３ａにマイナスの電位を印加すると両隣のダミー圧力室９ｂはＧＮＤに接地されているため、ＰＺＴ板３，４で形成された上下の側壁３ａ，４ａには分極方向と直角方向に電界が作用し、上下の側壁３ａ，４ａはせん断歪み変形により吐出圧力室の容積が広がるように変形する。この時、吐出圧力室９ａ内の圧力が負圧となり、インク１２が共通圧力室１５ａより流入してくる。
【００３６】
次に、図８（ｃ）及び図９中のｃに示すように、吐出圧力室９ａの電極１３ａにプラスの電位を印加すると、電界の方向が反転して上下の側壁３ａ，４ａは吐出圧力室９ａの容積が狭まるように変形する。この時、吐出圧力室９ａ内の圧力が急激に上昇し、インク１２がオリフィス孔１６ａから吐出する。
【００３７】
続いて、図８（ｄ）及び図９中のｄに示すように吐出圧力室９ａの電極１３ａをＧＮＤの電位に戻すと、上下の側壁３ａ，４ａは変形前の状態に戻り、この時再度吐出圧力室９ａ内の圧力が負圧となってオリフィス孔１６ａから吐出したインク１２が切断され、インク液滴は印刷媒体に着弾して印字ドットを形成する。
【００３８】
なお、図８に示す場合と分極方向が異なる側壁３ａ，４ａを有する吐出圧力室９ａの場合には上記と逆の電位を与えることになる。
【００３９】
図７の部分断面図に示すように、本実施の形態においては、バックプレート１０のＰＺＴ板・天板複合体８の吐出圧力室９ａに連通する側の前面開口１１ａの開口面積を吐出圧力室９ａの開口面積より狭く、共通圧力室１５ａに連通する側の後面開口１１ｂの開口面積を前面開口１１ａの開口面積よりも広くなる断面テーパ形状とし、吐出圧力室９ａの容積が狭まるように側壁３ａ，４ａが変形し圧力が上昇した際に吐出圧力室９ａ内のインク１２が共通圧力室１５ａ側へ逃げてオリフィス孔１６ａから吐出するインク量が少なくならないように抵抗となって、効率良く高速にインク１２を吐出することができるようになっている。これにより、効率が上がり、印刷動作の高速化を図れる。
【００４０】
図１０は、本実施の形態のダミー圧力室９ｂを用いたマルチドロップ駆動における通電波形を示す波形図である。吐出圧力室９ａの両隣はダミー圧力室９ｂで、各吐出圧力室９ａの側壁は独立しているため、従来例のように分割駆動する必要がなく全ての吐出圧力室９ａから同時にインク１２を吐出することができる。本実施の形態においては、吐出圧力室９ａ（オリフィス孔１６ａ）は各列毎に１つおきとされているが、各色毎に２列分設けられ、２列分間では千鳥配列されているので、１つおきの吐出圧力室９ａの配列により画素密度が粗くなることなく、元々の圧力室９のピッチによる画素密度を確保することができる。
【００４１】
図１０に示すように、最大８階調の７dropのインク液滴を連続的に吐出して印刷媒体上に１ドットを形成するための通電時間Ｔt及び次のドットを形成するまでのサイクル時間Ｔｃは、
Ｔｔ＝７＊（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３）
Ｔｃ＝Ｔｔ＋Ｔｄ
である。
【００４２】
ここに、Ｔ１は吐出圧力室９ａにマイナスの電位を与え、側壁３ａ，４ａが広がっている時間で、Ｔ２は吐出圧力室９ａにプラスの電位を与え、側壁３ａ，４ａが狭まっている時間で、Ｔ３は吐出圧力室９ａの電位が両隣のダミー圧力室９ｂと同じ接地電位とし側壁３ａ，４ａが元の変形していない状態に戻っている時間である。従って、１dropの液滴を吐出させるためには（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３）時間で、最大階調の７drop連続した液滴を吐出して１ドットを形成するにはその７倍のＴt時間が必要となる。また、次のドットを形成するまでに吐出圧力室９ａ内の残留振動がある程度減衰するのを待つ時間としてＴdの休み時間を必要とする。
【００４３】
従来例では３分割駆動でサイクル時間Ｔｃは、
Ｔｃ＝３＊（Ｔｔ＋Ｔｄ）
なので、本実施の形態のダミー圧力室９ｂを用いた方式ではサイクル時間Ｔcが１／３となり高速駆動が可能となる。このように、各吐出圧力室９ａの側壁の動きが独立したダミー圧力室９ｂを用いたヘッド構造とすることにより、従来のような分割駆動を行う必要がなく、同時駆動が可能となり、サイクルタイムが短くなり高速印字が可能となる。
【００４４】
このように、本実施の形態によれば、３枚の接合したＰＺＴ板２（３，４，５）両面に溝加工を施し、それを天板７と交互に積層して接着し、それをスライスして得られたＰＺＴ板・天板複合体８をバックプレート１０に接着してバックプレート１０と一体で電極１３ａ及び引出し電極パターン１４ａを形成することで、従来のようにＰＺＴ表面に直接引出し用の電極を形成する必要がなく、高価なＰＺＴは吐出に寄与するだけの必要最小限の量で済ませることができる。また、スライスして複数のＰＺＴ板・天板複合体８を一度に製造できるため、１台当りの溝加工の工数も大幅に減少することができる。
【００４５】
また、ダミー圧力室９ｂの電極１３ｂは共通電極としてＰＺＴ板・天板複合体８の前面側に配線し、吐出圧力室９ａの個別電極１３ａはバックプレート１０側に分けて配線し、表面が平滑なガラス基板のバックプレート１０に電極パターン１４ａを形成することでＰＺＴに直接形成するよりも微細な高密度なパターンが形成でき、配線の自由度が増え、ドライバＩＣ１７をバックプレート１０にフリップチップで直付けすることが可能となる。従って、ドライバＩＣ１７を別のＰＣ板に搭載して、ＰＣ板と引出し電極をワイヤボンディングで接続するような手間も不要となる。結局、このようにベース基板、ＰＣ板を廃止し、ＰＺＴ板１、天板７、バックプレート１０及びオリフィスプレート１６を共通化して一体構造とすることで、小型で安価な構造のヘッドを得ることができる。
【００４６】
なお、本実施の形態では、フルカラー仕様のヘッド構成例で説明したが、単色（例えば、ブラックのみ）のみの場合にも同様に適用することができる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、電極及び引出し電極パターンを表面が滑らかで高密度配線可能なバックプレートを利用して高密度に一括して形成することができ、圧電部材板に対しては吐出に寄与する分の必要最小限の量で済ませることができ、小型・低価格化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示すＰＺＴの分解斜視図である。
【図２】複数のＰＺＴ及び天板の組合せ関係を示す分解斜視図である。
【図３】スライスして形成されたＰＺＴ板・天板複合体を示す斜視図である。
【図４】ヘッドの構成要素を示す分解斜視図である。
【図５】ＰＺＴ板・天板複合体の一部を拡大して示す正面図である。
【図６】引出し電極パターンを示す模式図である。
【図７】ヘッド構造を示す縦断側面図である。
【図８】動作原理を示す正面図である。
【図９】その駆動電圧波形例を示す波形図である。
【図１０】動作原理を示す波形図である。
【図１１】従来例を示すヘッドの斜視図である。
【図１２】その圧力室構成を示す正面図である。
【図１３】動作原理を示す正面図である。
【図１４】その駆動電圧波形例を示す波形図である。
【図１５】動作原理を示す波形図である。
【符号の説明】
２圧電部材板
３主圧電部材板
４，５副圧電部材板
６溝
７天板
８圧電部材板・天板複合体
９ａ吐出圧力室
９ｂダミー圧力室
１０バックプレート
１１開口
１１ａ前面開口
１１ｂ後面開口
１２インク
１３ａ，１３ｂ電極
１４ａ，１４ｂ電極パターン
１５ａ共通圧力室
１５フィルタ保持部材
１５ｂフィルタ
１５ｃインク供給口
１６ａオリフィス孔
１６オリフィス
１７ドライバＩＣ

Claims

主圧電部材板とこの主圧電部材板の両面に接着されて当該主圧電部材板とは分極方向が異なる前記主圧電部材よりも厚さが薄い副圧電部材板との積層構造よりなり、両面の溝加工により互いに平行な複数の溝が両面に形成された圧電部材板と前記溝を覆う天板とを各色用の複数組交互に重ね合わせて接着した積層構造を有するカラー用複合体を基礎として、前記溝と前記天板とにより形成された開口部がインクを吐出するための吐出圧力室となるように所定の厚さにスライスすることで板状に形成された圧電部材板・天板複合体と、
この圧電部材板・天板複合体の後面側に設けられて前記各吐出圧力室に対して１つおきに連通する開口を有し、当該開口を有しない１つおきの前記吐出圧力室をダミー圧力室とし、当該開口を有する１つおきの２列に形成された前記吐出圧力室が千鳥配列されているバックプレートと、
前記各吐出圧力室の内面に形成された電極と、
前記バックプレートの前記各開口の内面側から当該バックプレートの外面側に形成されて前記各電極に電気的に接続された引出し電極パターンと、
前記バックプレートの前記各開口を介して前記各吐出圧力室に連通しインク供給口からインクが供給される共通圧力室と、
前記圧電部材板・天板複合体の前面側に設けられて前記各吐出圧力室に連通するオリフィス孔を有する一枚のオリフィスプレートと、
を備え、
前記電極は、前記ダミー圧力室に形成された共通電極を含み、
前記引出し電極パターンは、前記共通電極に電気的に接続されて前記圧電部材板・天板複合体の前記オリフィスプレート側から当該圧電部材板・天板複合体の側面を経て前記バックプレート側にパターニングされた共通電極パターンを含む、
インクジェットプリンタヘッド。
前記圧電部材板は、ＰＺＴ板である請求項１記載のインクジェットプリンタヘッド。
前記共通圧力室が形成されるとともにフィルタを保持し当該フィルタを介して前記共通圧力室に連通する前記インク供給口が形成されたフィルタ保持部材を前記バックプレートの外面側に備える請求項１又は２記載のインクジェットプリンタヘッド。
前記バックプレートに形成された前記引出し電極パターンと前記共通電極パターンとに導通するように接合させたドライバＩＣを備える請求項１記載のインクジェットプリンタヘッド。
前記バックプレートの前記開口は、前記吐出圧力室に連通する前面側の開口面積は当該吐出圧力室よりも狭く、前記共通圧力室に連通する後面側の開口面積が前面側の開口面積より広い請求項１ないし４の何れか一記載のインクジェットプリンタヘッド。
主圧電部材板とこの主圧電部材板の両面に接着されて当該主圧電部材板とは分極方向が異なる前記主圧電部材よりも厚さが薄い副圧電部材板とを積層させて圧電部材板を形成する圧電部材板形成工程と、
前記圧電部材板の両面に対して溝加工を施して溝を形成する溝形成工程と、
前記圧電部材板と前記溝を覆う天板とを各色用の複数組交互に重ね合わせて接着した後、前記溝と前記天板とにより形成された開口部がインクを吐出するための吐出圧力室となるように所定の厚さにスライスすることで板状の圧電部材板・天板複合体を形成する複合体形成工程と、
前記各吐出圧力室に対して１つおきに連通する開口を有し、当該開口を有しない１つおきの前記吐出圧力室をダミー圧力室とし、当該開口を有する１つおきの２列に形成された前記吐出圧力室を千鳥配列させるバックプレートを前記圧電部材板・天板複合体の後面側に接着するバックプレート接着工程と、
前記各吐出圧力室の内面に電極を形成する電極形成工程と、
前記バックプレートの前記各開口の内面側から当該バックプレートの表面側に前記各電極に電気的に接続された引出し電極パターンをパターニングする引出し電極パターン形成工程と、
前記各吐出圧力室に連通するオリフィス孔を有する一枚のオリフィスプレートを前記圧電部材板・天板複合体の前面側に接着するオリフィスプレート接着工程と、
インク供給口からインクが供給される共通圧力室を前記バックプレートの前記各開口を介して前記各吐出圧力室に連通させる共通圧力室配設工程と、
を含み、
前記電極形成工程は、前記ダミー圧力室に形成される共通電極を前記電極として形成する工程を含み、
前記引出し電極パターン形成工程は、前記共通電極に電気的に接続されて前記圧電部材板・天板複合体の前記オリフィスプレート側から当該圧電部材板・天板複合体の側面を経て前記バックプレート側にパターニングされた共通電極パターンを前記引出し電極パターンとして形成する工程を含む、
インクジェットプリンタヘッドの製造方法。
前記圧電部材板は、ＰＺＴ板である請求項６記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法。