JP4956929B2 - アクチュエータ、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、及びアクチュエータ製造方法 - Google Patents

アクチュエータ、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、及びアクチュエータ製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP4956929B2
JP4956929B2 JP2005214655A JP2005214655A JP4956929B2 JP 4956929 B2 JP4956929 B2 JP 4956929B2 JP 2005214655 A JP2005214655 A JP 2005214655A JP 2005214655 A JP2005214655 A JP 2005214655A JP 4956929 B2 JP4956929 B2 JP 4956929B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
piezoelectric body
piezoelectric
actuator
wall
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005214655A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2007030260A (ja
Inventor
信二 瀬戸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd, Fujifilm Business Innovation Corp filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
Priority to JP2005214655A priority Critical patent/JP4956929B2/ja
Priority to US11/376,263 priority patent/US7622855B2/en
Publication of JP2007030260A publication Critical patent/JP2007030260A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4956929B2 publication Critical patent/JP4956929B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201Structure of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/14209Structure of print heads with piezoelectric elements of finger type, chamber walls consisting integrally of piezoelectric material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201Structure of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/14274Structure of print heads with piezoelectric elements of stacked structure type, deformed by compression/extension and disposed on a diaphragm
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01Manufacture or treatment
    • H10N30/06Forming electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01Manufacture or treatment
    • H10N30/08Shaping or machining of piezoelectric or electrostrictive bodies
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one piezoelectric, electrostrictive or magnetostrictive element covered by groups H10N30/00 – H10N35/00
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14459Matrix arrangement of the pressure chambers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14491Electrical connection
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/18Electrical connection established using vias

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

本発明は、ノズルからインク滴を吐出して記録媒体に印字を行うインクジェット記録ヘッド等に用いられるアクチュエータ、このアクチュエータの製造方法、前記アクチュエータを用いた液滴吐出ヘッド、及び、液滴吐出装置に関する。
近年、アクチュエータとして、様々な態様の変位制御素子が用いられている。例えば、特許文献1には、セラミック基体2の上に長方形板状の圧電/電歪体4を立設し、その両面に一対の電極18、19を形成した圧電/電歪デバイスが開示されている。特許文献1に記載の圧電/電歪デバイスでは、変位量を大きくするために、圧電/電歪体4を長手方向をセラミック基体2と直交させて立設させているが、個々の圧電/電歪体4は板状であるため、倒れやすく不安定であるという問題がある。
一方、特許文献2には、直方体形状の圧電素材109に溝111を設け、圧電素材109の高さ方向の中間部に複数の中間電極117を形成し、溝111に共通電極を形成した圧電素子が開示されている。特許文献2に記載の圧電素材109は直方体形状であるため、板状のものより安定性はよいが、中間電極117を直方体形状の部材の高さ方向の中間部に複数形成されているため、その引き出しが難しい。
特開2004−247703号公報 特許2850762号
本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、大きな変位量が得られ、電極形成の容易なアクチュエータ、このアクチュエータの製造方法、前記アクチュエータを用いた液滴吐出ヘッド、及び、液滴吐出装置を提供することを課題とする。
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明のアクチュエータは、筒状とされ、筒の中空に面した内側壁と筒の外側に構成される外側壁とを有する圧電体と、前記圧電体の内側壁に形成された第1電極と、前記圧電体の外側壁に形成された第2電極と、前記圧電体の筒の一端が固定され、前記圧電体の中空に対応する位置に貫通口が形成され、前記貫通口を介して前記第1電極が前記圧電体が固定されていない側に引き出されている基体と、を備え、前記第1電極と前記第2電極との間の電位差により前記圧電体を変位させるものである。
請求項1のアクチュエータは、筒状の圧電体を備えている。ここで、筒状とは、円筒状に限定されず、あらゆる柱状体の中央部分に中空の構成された形状を含み、さらには、筒の側壁部分の一部に切欠きが形成されて中空部分が側壁部分で外部と連通されている形状も含む。
圧電体の中空に面した内側壁には第1電極が形成され、圧電体の外側に構成される外側壁には第2電極が形成されている。そして、圧電体は、第1電極と第2電極との間の電位差により変位する。
上記構成によれば、圧電体の形状が筒状とされているので、筒を高さ方向に高くすることにより、大きな変位量を得ることができる。
また、筒の内側壁と外側壁とに電極を形成するので、容易に電極を形成できると共に、1つの圧電体に一対の電極であるため、各電極を容易に引き出すことができる。
また、請求項1に記載の発明のアクチュエータは、前記圧電体の筒の一端が固定される基体を有すること、を特徴としている。
この基体は、圧電体と同一部材で一体的に構成されていても、別部材で構成されていてもよい。
請求項2に記載の発明のアクチュエータは、請求項1のアクチュエータにおいて、前記基体上に前記圧電体が複数配置され、前記第1電極は前記圧電体の各々の個別電極とされ、前記第2電極は少なくとも2以上の前記圧電体に共通の共通電極とされていること、を特徴としている。
請求項2のアクチュエータでは、筒状の圧電体の内側の第1電極が各圧電体の個別電極とされ、筒状の圧電体の外側の第2電極が複数の圧電体に共通の共通電極とされている。このように個別電極と共通電極とを構成することにより、容易に各電極を構成することができる。
請求項4に記載の発明のアクチュエータは、請求項1−3のいずれか1項に記載のアクチュエータにおいて、前記基体上に前記圧電体がマトリクス状に配置されていること、を特徴とするものである。
請求項4に記載の構成であれば、各圧電体、及び、個別電極、共通電極を容易にマトリクス状に配置することができる。
請求項1に記載の発明のアクチュエータは、前記第1電極が、前記基体の前記圧電体が固定されていない側に引き出されていること、を特徴としている。
第1電極を基体の圧電体が固定されていない側に引き出すことにより、容易に共通電極と別の配線に接続することができる。
請求項3に記載の発明のアクチュエータは、請求項2に記載のアクチュエータにおいて、前記個別電極と前記共通電極とが同一材質で構成されていること、を特徴とすることができる。
請求項1に記載の発明のアクチュエータは、請求項2乃至請求項6のいずれか1項に記載のアクチュエータにおいて、前記基体の前記圧電体の中空に対応する位置に、貫通口が形成されていること、を特徴としている。
このように、貫通口を形成することにより、貫通口を経て第1電極を基体の逆側に引き出したり、貫通口を用いて圧電体側の液体などを通過させたりすることができる。
請求項5に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のアクチュエータを備えたものである。
上記液滴吐出ヘッドによれば、請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載のアクチュエータにより、大きな変位量を得ることができるとともに、電極の引き出しも容易におこなうことができる。
請求項6に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項5に記載のアクチュエータを備えた液滴吐出ヘッドであって、前記基体の前記圧電体が固定されていない側に配置された電気配線基板と、筒状とされ、筒の内側空間に面した内側壁と筒の外側に構成される外側壁とを有し、前記基体の前記圧電体と同一側に一端が固定された共通電極接続用圧電体と、前記共通電極接続用圧電体の内側壁に形成された内側電極と、前記共通電極接続用圧電体の外側壁に形成された外側電極と、前記共通電極接続用圧電体の先端面に形成され、前記内側電極と前記外側電極とを電気接続する先端面電極と、前記内側電極と前記電気配線基板の配線端子とを電気接続する共通電極接続部材と、を備え、前記共通電極接続用圧電体の先端面が、前記圧電体の先端面よりも前記基体に近い位置に配置されていること、を特徴としている。
上記構成の液滴吐出ヘッドによれば、アクチュエータとして用いる圧電体と同一工程で共通電極接続用圧電体を形成することができ、アクチュエータとして用いる圧電体の第1電極及び第2電極と同一工程で、外側電極、内側電極、及び先端面電極を形成することができる。そして、共通電極接続用圧電体は、アクチュエータとして用いる圧電体の先端面よりも基体側に配置されている(共通電極接続用圧電体の高さが、アクチュエータとして用いる圧電体の高さよりも低い)ので、第1電極と第2電極とを切り離すために圧電体の先端部の電極を研磨などによって除去する場合でも、共通電極接続用圧電体の先端面電極は残すことができる。
請求項7に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項1−4のいずれか1項に記載のアクチュエータを備えた液滴吐出ヘッドであって、前記基体の前記圧電体が固定されていない側に、電気配線基板が配置され、前記電気配線基板の配線端子が前記貫通口に露出されて配置されていること、を特徴とするものである。
請求項1−4に記載のアクチュエータは、圧電体の中空に対応する位置に貫通口が形成されているので、電気配線基板の配線端子をこの貫通口に露出させて配置することにより、第1電極と前記配線端子とを連続形成された電極膜で電気接続することができる。
請求項8に記載の液滴吐出装置は、請求項5−請求項7のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッドを備えたものである。
請求項9に記載のアクチュエータ製造方法は、請求項1−請求項4のいずれか1項に記載のアクチュエータを製造する圧電素子製造方法であって、前記圧電体の内側壁、外側壁、及び先端面に1工程で電極を形成する電極形成工程と、前記先端面に形成された電極を除去して、前記第1電極と前記第2電極とに分離する分離工程と、を有することを特徴としている。
このように、電極形成工程で圧電体の片側全面に電極を形成し、分離工程で圧電体の先端面の電極を除去して第1電極と前記第2電極とに分離することにより、簡単に電極を形成することができる。
請求項10に記載のアクチュエータ製造方法は、請求項9のアクチュエータ製造方法において、前記電極形成工程が、スパッタリング、または、蒸着により電極膜を形成するものであること、を特徴としている。
このように、スパッタリングや蒸着により、圧電体に電極を形成することができる。
本発明のアクチュエータは上記構成としたので、大きな変位量が得られ、電極形成も容易に行うことができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係るインクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置について説明する。
(第1の実施形態)
まず、図1を用いてインクジェット記録装置100の概要を説明する。なお、記録媒体は記録紙Pとして説明する。また図1では、インクジェット記録装置100における記録紙Pの搬送方向を副走査方向として矢印Sで表し、その搬送方向と直交する方向を主走査方向として矢印Mで表す。
図1に示されるように、本実施形態のインクジェット記録装置100は、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各インクジェット記録ユニット130(インクジェット記録ヘッド10)を搭載するキャリッジ112を備えている。キャリッジ112は、記録紙Pの搬送方向上流側に一対のブラケット114が突設されており(図では片側のブラケット114のみを示している)、この一対のブラケット114にそれぞれ形成された円形孔には、主走査方向に架設されたシャフト120が挿通されている。
キャリッジ112に対し主走査方向の両端側には、主走査機構116を構成する駆動プーリー(図示省略)と従動プーリー(図示省略)が配設されている。これらの駆動プーリーと従動プーリーとに巻回されて、主走査方向に走行するタイミングベルト122の一部がキャリッジ112に固定されている。これにより、キャリッジ112は、駆動プーリーの回転駆動によってタイミングベルト122が主走査方向に走行すると、一対のブラケット114がシャフト120にガイドされて主走査方向に往復移動する。
インクジェット記録装置100の前側下部には、画像印刷前の記録紙Pを束状にして収納しておく給紙トレイ126が設けられている。この給紙トレイ126の上方には、上記各色のインクジェット記録ユニット130によって画像が印刷された記録紙Pが排出される排紙トレイ128が設けられている。また、キャリッジ112及びシャフト120の下方には、給紙トレイ126から1枚ずつ給紙された記録紙Pを所定のピッチで副走査方向へ搬送する搬送ローラー及び排出ローラーからなる副走査機構118が設けられている。
その他、このインクジェット記録装置100には、印刷時において各種設定を行うコントロールパネル124や、メンテナンスステーション(図示省略)等が設けられている。メンテナンスステーションは、キャップ部材、吸引ポンプ、ダミージェット受け、クリーニング機構等を含んで構成されており、吸引回復動作、ダミージェット動作、クリーニング動作等のメンテナンス動作を行うようになっている。
また、各色のインクジェット記録ユニット130は、図2に示されるインクジェット記録ヘッド10と、それにインクを供給するインクタンク(図示省略)とが一体に構成されたものであり、インクジェット記録ヘッド10の下面(インク吐出面)に形成された複数のノズル12Aが、記録紙Pと対向するようにキャリッジ112上に搭載されている。これにより、インクジェット記録ヘッド10が主走査機構116によって主走査方向に移動しながら、記録紙Pに対してノズル12Aから選択的にインク滴を吐出することにより、所定のバンド領域に対して画像データに基づく画像の一部が記録される。
そして、主走査方向への1回の移動が終了すると、記録紙Pは、副走査機構118によって副走査方向に所定ピッチ搬送され、再びインクジェット記録ヘッド10(インクジェット記録ユニット130)が主走査方向(前述とは反対方向)に移動しながら、次のバンド領域に対して画像データに基づく画像の一部が記録されるようになっており、このような動作を複数回繰り返すことによって、記録紙Pに画像データに基づく全体画像がフルカラーで記録される。
インクジェット記録装置100は以上の構成とされており、次に、このインクジェット記録装置100に搭載されたインクジェット記録ヘッド10について詳細に説明する。
図2(A)に示される本実施形態のインクジェット記録ヘッド10は、図の下側からノズルプレート12、インクプールプレート14、流路プレート16、18、圧力室プレート20、振動板21、アクチュエータ24、及び、電気配線基板34が順に積層され、各部材が互いに接合されて構成されている。
ノズルプレート12には、円形貫通孔からなる複数のノズル12Aがマトリクス状に配置されている。ノズルプレート12により、後述するインクプール14Aの下側が構成されている。
図2(B)にも示すように、ノズルプレート12のインク吐出側と逆側に、インクプールプレート14が接合されている。インクプールプレート14には、インクを貯留するインクプール14A、及び、ノズル12Aと連通する連通口14Bが形成されている。インクプール14Aへは、図示しないインクタンクからインクが供給される。
流路プレート16は、インクプールプレート14に接合され、流路プレート16によりインクプール14Aの上側が構成されている。流路プレート16には、インクプール14Aと後述する圧力室20Aとを連通させる流路16A、及び、圧力室20Aとノズル12Aとを連通させる連通口16Bが形成されている。
流路プレート18は、流路プレート16に接合され、流路プレート18により圧力室20Aの下側が構成されている。流路プレート18には、インクプール14Aと圧力室20Aとを連通させる流路18A、及び、圧力室20Aとノズル12Aとを連通させる連通口18Bが形成されている。
圧力室プレート20は流路プレート18に接合され、圧力室プレート20には振動板21により加圧されるインクが充填される圧力室20Aが形成されている。圧力室20Aは、ノズル12A毎に形成されている。インクプール14Aに貯留されたインクは、流路16A、18Aを経て圧力室20Aに至り、圧力室20Aから連通口18B、16B、ノズル12Aを経て吐出される。
振動板21は、圧力室基板20の上側に配置されている。振動板21は、圧力室20Aが形成されている部分では、圧力室20Aに露出されて圧力室20Aの一部を構成している。振動板21の圧力室20Aに対抗していない部分の厚みU1は、圧力室20Aに対抗している部分の厚みU2よりも薄く構成され、低剛性とされている。
図3に示すように、アクチュエータ24は、長方形板状の基体25、及び、円筒状の圧電体26を備えている。圧電体26は、各ノズル12Aに対応するように、マトリクス状に配置され、一端が基体25側に配置されるように基体25と一体的に形成されている。基体25の周縁部には、内側よりも厚みの厚い枠部25Aが構成されている。
図4にも示すように、圧電体26には、厚み方向に貫通した中空Rが形成され、中空Rには圧電体26の内側壁26Aが面している。また、圧電体26の外周面には、外側壁26Bが形成され、圧電体26の先端には、先端面26Cが形成されている。アクチュエータ24は、先端面26Cを振動板21上に配置して、振動板21上に積層されている。
アクチュエータ24の内側壁26A、及び、中空Rに露出した基体25の上部(以下「基体中空対応部25R」という)には、内側壁26A及び基体中空対応部25Rの全面を被覆するように、第1電極30が形成されている。各基体中空対応部25Rの中央部分から基体25の裏面側(圧電体26が配置されていない側)にかけて、ビア24Bが形成されており、第1電極30は、ビア24Bを介して基体25の裏面側に引き出されている。
アクチュエータ24の外側壁26Bには、外側壁26Bの全面を被覆するように第2電極32が形成されている。基体25の上面で、圧電体26が配置されていない部分には、上面電極28が形成されている。各アクチュエータ24の第2電極32は、上面電極28と連続して形成されており、互いに電気的に接続されている。したがって、各アクチュエータ24の第2電極32は、基体25上に配置された各アクチュエータ24に共通の電極とされている。
最外側に配置された圧電体26と枠部25Aとの間には、基体25を厚み方向に貫通するビア25Bが形成されている。ビア25Bは第2電極32及び上面電極28を、基体25の裏面側に引き出している。
基体25の裏面側には、電気配線基板34が配置されている。各圧電体26の第1電極30及び第2電極32は、ビア24B及びビア25Bを介して電気配線基板34の対応する端子に半田36で接合されている。電気配線基板34の各配線は、図示しない駆動IC等に接続されており、第1電極30と第2電極32との間に電位差が発生するように、電気信号を送信する。
各圧電体26は、第1電極30と第2電極32との間に電位差が発生すると、分極方向が圧電体26の内外方向となるように構成されている。また、この圧電体26は、分極方向の側面(外側壁26B)が基体25に繋がれた構造であることにより、所謂Wall型の圧電素子として構成されている。これにより、図示しない駆動ICからの電気信号により、圧電体26は、アクチュエータ24の厚み方向である矢印F方向に変位する。
次に、上述した本実施形態のインクジェット記録ヘッド10による印字(インク吐出)動作及び作用について説明する。
インクジェット記録ヘッド10による印字では、まず、インクプール14Aに貯留されたインクが、流路16A、18Aを経て圧力室20Aに供給され、さらに、圧力室20Aから連通口18B、16Bを経てノズル12Aへ充填される。このとき、ノズル12Aの先端(吐出口)には、インクメニスカスが形成されている。
この状態で、駆動ICから第1電極30へ、図5に示す駆動波形の電気信号を送信する。まず、T0〜T1で第1電極30へ電圧を印加し、T2までこの電圧を継続させる。これにより、第1電極30と第2電極32との間に電位差が発生し、図6(A)に示すように、圧電体26が矢印F方向に変位して圧力室20Aが減圧され、ノズル12Aのインクメニスカスが圧力室20A側に凹状に引き込まれる。
次に、T2〜T3で印加電圧を下げる。これにより、第1電極30と第2電極32との間に電位差が小さくなって、圧電体26は前述の変位状態から矢印Fと逆方向に変位する。この変位により、圧力室20Aに貯留されたインクが加圧され、図6(B)に示すように、ノズル12Aからインク滴が吐出される(いわゆる引き打ち駆動)。
本実施形態のアクチュエータ24は、筒状の圧電体26とされているので、高さを高くすることにより、板状の圧電体を平置きした場合と比較して大きな変位を得ることができる。また、板状の圧電体を立てて変位させる場合と比較して、圧電体が倒れにくく安定性を確保することができる。また、第1電極30と第2電極32とが筒の内側と外側とに分離されているので、板状の圧電体を積層する場合と比較して、各電極を容易に引き出すことができる。
次に、本実施形態の、アクチュエータ24の製造方法について説明する。
まず、図7(A)に示すように、焼成された長方形板状の圧電体板40に、所定の深さの穴(圧電体26の中空Rとなる部分)をマトリクス状に形成し、さらに前記穴(中空R)の底部にビア24Bを形成する。なお、中空R及びビア24Bは、圧電体板40の焼成前に形成してもよい。
次に、図7(B)に示すように、圧電体板40を、個々の圧電体26に分離すると共に、枠部25Aを形成する。そして、端部の圧電体26と枠部25Aとの間に、ビア25Bを形成する。
次に、図7(C)に示すように、ビア24B、25Bへ接続用ペーストを注入し、図7(D)圧電体板40の圧電体26側の全面に電極膜Dを形成する。この電極膜Dは、蒸着、スパッタリング等により形成することができる。これにより、ビア24Bは、中空Rに対応する基体中空対応部25Rに形成された電極膜Dと、ビア25Bは、圧電体26の外側に形成されている電極膜Dに、各々接続される。
そして、図7(E)に示すように、圧電体26の先端面26Cに形成された電極膜Dを、除去する。電極膜の除去は、CMPなどの片側研磨により行うことができる。これにより、電極膜は圧電体26の内側壁26Aに形成された第1電極30と、圧電体26の外側壁26Bに形成された第2電極32とに分離される。
上記のアクチュエータ製造方法によれば、1工程で電極膜を形成し、その後圧電体26の先端面26C部分の電極膜を除去することにより、容易に第1電極30と第2電極32とを形成することができる。また、ビア24B、25Bとの接続も電極膜形成の工程で行うことができる。
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態では、第1実施形態と同様の部分について同一の符号を付して、詳細な説明については省略する。
本実施形態では、インクジェット記録装置の全体構成については、第1実施形態と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
このインクジェット記録装置に搭載された、本実施形態のインクジェット記録ヘッド50は、図8〜図10に示すように、図の下側からノズルプレート52、プリント配線基板54、アクチュエータ56、供給路プレート58、及びインクプールプレート60の順に積層され、各部材が互いに接合されて構成されている。
図9に示されるように、ノズルプレート52には円形貫通孔からなる複数のノズル62が所定の間隔でマトリクス状に配置されている。
プリント配線基板54には、ノズルプレート52の各ノズル62と対応する位置に、ノズル径よりも少し大径の円形貫通孔からなる連通路64がそれぞれ形成されている(図9(B)及び図11(B)参照)。プリント配線基板54の上面には、各連通路64と対応する位置に、円環状のコンタクト電極66がそれぞれ形成されており、各コンタクト電極66は、プリント配線基板54の上面に形成された配線パターン68を介して、駆動IC70と電気的に接続されている。また、この駆動IC70へは、外部(ヘッド制御部)から制御信号(印字命令)が入力され、その制御信号に基づいて、以下に説明するアクチュエータ56の各圧電体72に電気信号(駆動信号)を送信し、各圧電体72をそれぞれ所定のタイミングで駆動させる。
プリント配線基板54の上面の、連通路64が形成されていない端部には、共通接続用電極67が一列に形成されている。共通接続用電極67は、プリント配線基板54の上面に形成された配線パターン69を介して、GND電位に接続されている。
図8に示すように、アクチュエータ56は、長方形板状の基体75、上記の駆動IC30によって個別に駆動される複数の圧電体72、及び、共通電極接続用圧電体73を備えている。基体75及び圧電体76の形状は、第1実施形態とほぼ同様であるが、圧電体72の中空R部分は、基体75の裏面側まで貫通されている。中空Rの内径は連通路64よりも少し大径とされている(図9(B)及び図11(B)参照)。また、各圧電体72は、上記の各ノズル62及び各連通路64に対応してマトリクス状に配置されている。
共通電極接続用圧電体73は、圧電体72と略同一形状とされ、共通接続用電極67に対応する位置に形成されている。共通電極接続用圧電体73の高さは、圧電体72の高さよりも低く(少なくとも後述する第1電極78、第2電極74の厚み分低く)構成されている。
図11(A)、(B)に示すように、圧電体72、及び共通電極接続用圧電体73の外周面には、第2電極74が外周面全面を被覆するよう形成されている。各圧電体72、及び共通電極接続用圧電体73の第2電極74は、基体75の上面に形成された上面電極76を介して互いに電気的に接続されている。また、圧電体72、共通電極接続用圧電体73の内周面には、第1電極78が内周面全面を被覆するよう形成されている。各圧電体72の第1電極78は、下端部をプリント配線基板54上の各コンタクト電極66に接触させて電気的に接続されている。
共通電極接続用圧電体73の先端面には、先端面電極73Cが形成されている。したがって、共通電極接続用圧電体73では、第1電極78、及び、先端面電極73Cは、第2電極74と接続されており、共通電極接続用圧電体73に設けられた中空R部分から、各圧電体72に共通の第2電極74が引き出され、配線パターン69を介してGND電位に接続されている。
このように、筒状の圧電体72では、第2電極74を外周面に、第1電極78を内周面に設けていることにより、分極方向が圧電体72の内外方向となるよう、詳細には、圧電体72の外側から内側へ向かう方向となるよう構成されている。また、この圧電体72は、分極方向の側面(外側壁)が基体75に繋がれた構造であることにより、所謂Wall型の圧電素子として構成されている。これにより、駆動ICからの電気信号が第1電極78、第2電極74間に配置された圧電体72に印加されると、圧電体72は後述する所定の変形動作を行う。
供給路プレート58には、アクチュエータ56の各圧電体72と対応する位置に、圧電体72の内径よりも少し小径の円形貫通孔からなる供給路80がそれぞれ形成されている(図9(B)及び図11(B)参照)。供給路プレート58の下面における各圧電体72との対応位置には、供給路80を中心として圧電体72の外径と略同径の円形状に突出された突出部(厚肉部)82がそれぞれ設けられ、これらの突出部82は各圧電体72に強固に接合されている。また、各突出部82はそれぞれ繋がれてその繋ぎ部(突出部82の周囲)は供給路プレート58本体及び突出部82よりも薄肉とされており、この繋ぎ部によって低剛性のダンパ部84が形成されている。
供給路プレート58をアクチュエータ56に積層すると、図11(A)、(B)に示されるように、筒状の圧電体72の中空R部分に圧力室86が形成されるこの圧力室86は、上壁面86Aが突出部82の下面(可動内壁面)によって形成され、周面状とされた内側壁面86Bが、第1電極78が被覆形成された圧電体72の内周面(変形部)によって形成されている。
図9(A)及び図11(A)に示されるように、インクプールプレート60は、下面側に空洞部が形成されており、上面には、空洞部に連通されたインクインレット(インク供給路)88が設けられている。このインクプールプレート60を供給路プレート58に積層すると、上記の空洞部によって供給路プレート58との間にインクプール90が形成される。また、供給路プレート58のダンパ部84は、インクプール90の内壁の一部を構成する構成部位となっており、このインクプール90には、外部(インクタンク)からインクインレット88を通しインクが供給されて貯留される。
本実施形態のインクジェット記録ヘッド50は以上の構成とされており、このインクジェット記録ヘッド50では、上述したように、ノズル62からインクプール90までの各部(ノズル62、連通路64、圧力室86(圧電体72)、供給路80、及びインクプール90)が、各構成部材によって層状に配置されている。
次に、上述した本実施形態のインクジェット記録ヘッド50による印字(インク吐出)動作及び作用について説明する。
インクジェット記録ヘッド50による印字では、まず、インクプール90に貯留されたインクが供給路80を通して圧力室86に供給され、さらに、圧力室86から連通路64を通してノズル62まで充填される。
ここで、圧電体72は、第1電極78、第2電極74間に電気信号が加えられないと、図12(A)に示されるように、円筒状のまま形状が保たれる。印字命令によって第1電極78、第2電極74間に電気信号が加えられると、圧電体72は、図12(B)に示されるように、軸方向断面で見ると樽状に膨張するよう変形する。
本実施形態の圧電体72では、図12(C)に示されるように、分極方向に電気信号を加え、それと平行方向に歪みを生じさせる圧電縦効果(d33)により、矢印d33で示した径方向に膨張変形し、さらに、分極方向に電気信号を加え、それと垂直方向に歪みを生じさせる圧電横効果(d31)により、矢印d31(a)で示した軸方向に圧縮変形し、矢印d31(b)で示した周方向に収縮変形する。このように、この円筒状の圧電体72は、圧電縦効果による径方向、圧電横効果による軸方向及び周方向の3方向に変形する。
ここで、圧電体72の圧電横効果による軸方向への圧縮変形により、圧電体72の上端面に接合された供給路プレート58の突出部82、すなわち圧力室86の上壁面86Aがノズル62側へ移動し(図12(B)の矢印A)、圧力室86内のインクを加圧し圧縮する。さらに、圧電体72の圧電縦効果による径方向への膨張変形と、圧電横効果による周方向への収縮変形とが合わされて、圧電体72の内周面(変形部)、すなわち圧力室86の内側壁86Bが内方へ膨出し(図12(B)の矢印B)、圧力室86内のインクを加圧し圧縮する。そして、これらの2つの変形動作による圧力室86の2方向への変形によって加圧された圧力室86内のインクは、連通路64を介しノズル62からインク滴として吐出される。
続いて、第1電極78、第2電極74への電気信号の印加を停止し、圧電体72に蓄積された電荷を放電すると、圧電体72は、図12(B)の状態から図12(A)に示される元の円筒形状に戻る。そしてこれに伴い、ノズル62内に形成されたメニスカスの復帰力によって、吐出された分のインクがインクプール90から供給路80を通して圧力室86内に補充される。
このインク吐出動作を繰り返すことにより、インクジェット記録ヘッド50のノズル62からインク滴が連続的に吐出されて、用紙等に印字される。
以上説明したように、本実施形態のインクジェット記録ヘッド50では、インクプール90から供給路80を介して圧力室86に供給されたインクを、ノズル62からインク滴として吐出させるため、圧電体72の変形によって圧力室86を変形させ、圧力室86内のインクに圧力を加える構成であるが、この圧電体72は圧電縦効果及び圧電横効果の変形によって圧力室86を2方向へ変形させるため、例えば圧電縦効果のみ、又は、圧電横効果のみの変形によって圧力室を変形させる場合に比べ、圧力の発生効率が向上する。
また、本実施形態では、圧力室86の内側壁86Bを形成する圧電体72の変形部である内周面が、圧力室86内のインクを直接的に加圧するため、インクに加えられる圧力の損失が小さくされ、圧電体72の変形によって発生された圧力がインクに効率よく伝達される。
また、本実施形態では、圧電体72の変形に伴って圧力室86の上壁面86Aが移動し、圧力室86内のインクを吐出方向(ノズル62側)へ加圧/減圧する構成であり、これにより、圧力室86のインク吐出方向への変形が可能となり、圧力の発生効率を向上することができている。また、この可動構造とした圧力室86の上壁面86A(可動内壁面)を供給路プレート58(突出部82)によって形成していることにより、このような可動内壁面を形成するために専用のプレート等を設ける場合に比べて、インクジェット記録ヘッド50を小型に構成できる。
また、本実施形態では、圧電体72を円筒状に形成してその内部に圧力室86を設けていることにより、圧力室86内のインクが、圧電体72の内周面全面(圧力室86の内側壁面86B)によって加圧されるようになり、圧力の発生効率を向上することができている。さらに、このような円筒状の圧電体72であれば、圧電体72(圧力室86)及びノズル62を高密度に配置することができるため、印字画像の高解像度化を実現できる。
また、本実施形態では、上述したインク吐出動作で圧電体72が高速駆動されるが、この高速駆動に伴い圧電体72及び圧力室86の上壁面86A(突出部82)が振動する際に、突出部82同士を繋いで給路プレート本体よりも低剛性とされたダンパ部84によってその振動が減衰される。これにより、隣接する圧電体72間での駆動動作の影響(クロストーク)を低減することができる。
また、このダンパ部84はインクプール90の内壁の一部を構成する構成部位であるため、インク滴を吐出するために圧力室86で発生された圧力はダンパ部84によって吸収される。これにより、インク滴吐出時に特定の圧力室86で発生した圧力が供給路80からインクプール90へ伝わり、隣接する圧力室86での圧力発生に及ぼす悪影響を改善することができる。したがって、インク吐出性能が安定する。
また、本実施形態では、インクジェット記録ヘッド50に設ける各部(ノズル62、連通路64、圧力室86(圧電体72)、供給路80、及びインクプール90)を異なる層に配置していることにより、それらの各部を複数の構成部材に振り分けて形成し、各構成部材を積層することでインクジェット記録ヘッド50を製造することができる。これにより、インクジェット記録ヘッド50の製造性が向上する。
また、本実施形態のインクジェット記録装置では、上記のインクジェット記録ヘッド50を備えることで低消費電力化が図られる。
次に、本実施形態のインクジェット記録ヘッド50の製造方法について説明する。
まず、アクチュエータ56の基体75、圧電体72、及び共通電極接続用圧電体73の製造について説明する。図13(A)に示すように、焼成された長方形板状の圧電体板40に、貫通口(圧電体72及び共通電極接続用圧電体73の中空Rとなる部分)をマトリクス状に形成する。なお、貫通口(中空R)は、圧電体板40の焼成前に形成してもよい。貫通口(中空R)の形成は、サンドブラスト、焼成前であればパンチ等により行うことができる。
次に、図13(B)に示すように、共通電極接続用圧電体73が配置される部分(K)を直線上に所定の深さ分除去する。ここでの除去は、ダイシング加工等によりおこなうことができる。
次に、図13(C)に示すように、圧電体72及び共通電極接続用圧電体73に対応する部分をマトリクス状に分離する。ここでの分離は、ワイヤー加工、ダイシング加工等により行うことができる。
上記のようにして、電極形成前のアクチュエータ56が製造される。
次に、プリント配線基板54と電極形成前のアクチュエータ56を接合する。プリント配線基板54には、圧電体72の貫通口(中空R)に対応する位置に連通路64が形成されている。連通路64は、貫通口(中空R)よりも小径とされている。
プリント配線基板54と電極形成前のアクチュエータ56の接合は、図14(A)に示すように、アクチュエータ56の基体75側とプリント配線基板54の配線面とを対抗させ、プリント配線基板54上面のコンタクト電極66が圧電体72の貫通口(中空R)へ露出されるように、また、共通接続用電極67が共通電極接続用圧電体73の貫通口(中空R)へ露出されるようにして接合する。
次に、図14(B)に示すように、アクチュエータ56側の全面、及び、プリント配線基板54の連通路64の内壁に、電極膜Dを形成する。電極膜Dの形成は、Cuの蒸着、スパッタリング等により行うことができる。これにより、電極膜Dとプリント配線基板54のコンタクト電極66、共通接続用電極67も接続される。
そして、図14(C)に示すように、圧電体72の先端面72Cに形成された電極膜Dを、除去する。電極膜Dの除去は、CMPなどの片側研磨により行うことができる。これにより、電極膜Dは圧電体72の内側壁72Aに形成された第1電極78と、圧電体72の外側壁72Bに形成された第2電極74とに分離される。
次に、図14(D)に示すように、ノズルプレート62をプリント配線基板54の下側に接合し、供給路プレート58をアクチュエータ56の上側に接合する。このとき、ノズル62と連通路64とが連通されるように、また、中空Rと供給路80とが連通されるように位置合わせを行って接合する。
そして、供給路プレート58の上部にインクプールプレート60を接合して、インクジェット記録ヘッド50が製造される。
上記製造方法によれば、1工程で電極膜Dを形成し、その後圧電体72の先端面72C部分の電極膜Dを除去することにより、容易に第1電極78と第2電極74とを形成することができる。また、コンタクト電極66、共通接続用電極67と電極膜との接続も電極膜形成の工程で行うことができる。
さらに、共通電極接続用圧電体73を圧電体72よりも低くしているので、圧電体72の先端面72C部分の電極膜Dを除去する際に、共通電極接続用圧電体73の先端面73Aの電極膜は研磨により除去されず、中空Rを経由させて共通の電極を容易にプリント配線基板54側に引き出すことができる。
(第3の実施形態)
第3実施形態は、上述したインクジェット記録ヘッド50に使用するアクチュエータの変形例である。
図15(A)に示されるように、本実施形態のアクチュエータ91では、複数設けられた圧電体92が四角筒状に形成されている。この圧電体92も、第2実施形態と同様に、ノズルプレート52の各ノズル62に対応してマトリックス状に配置されるとともに、下端部が薄肉の基体95に繋がれて一体化されている。また、図15(B)に示されるように、圧電体92の外周面には、第2電極94が外周面全面を被覆するよう形成されており、内周面には、第1電極98が内周面全面を被覆するよう形成されて、分極方向が圧電体92の内外方向(外側から内側へ向かう方向)となるよう構成されている。
そしてこの圧電体92も、第2電極94、第1電極98間に電気信号が加えられると、図15(B)に示されるように、圧電縦効果(d33)により、矢印d33で示した内外方向に膨張変形し、さらに、圧電横効果(d31)により、矢印d31(a)で示した軸方向に圧縮変形し、矢印d31(b)で示した辺方向に収縮変形して、軸方向断面で見ると、図7(B)に示した矢印A、B方向に変形する。
したがって、このような四角筒状の圧電体92の場合でも、圧電縦効果及び圧電横効果の各変形が合わせられ、圧力の発生効率を向上することができる。
次に、本実施形態のアクチュエータ91の製造方法について説明する。
図16(A)に示すように、焼成された長方形板状の圧電体板40に、貫通口(中空R)をマトリクス状に形成する。なお、貫通口(中空R)は、圧電体板40の焼成前に形成してもよい。貫通口(中空R)の形成は、サンドブラスト、焼成前であればパンチ等により行うことができる。
次に、図16(B)に示すように、共通電極接続用圧電体73が配置される部分(K)を直線上に所定の深さ分除去する。ここでの除去は、ダイシング加工等によりおこなうことができる。
次に、図16(C)示すように、圧電体92及び共通電極接続用圧電体93に対応する部分の前述したK部分と平行な溝を形成する。
そして、図16(D)示すように、圧電体92及び共通電極接続用圧電体93に対応する部分の前述したK部分と直交する溝を形成して、圧電体92及び共通電極接続用圧電体93に分離する。ここでの分離は、ワイヤー加工、ダイシング加工等により行うことができる。
上記のようにして、電極形成前のアクチュエータ91が製造される。電極膜の形成については、第2実施形態と同様に行う。
本実施形態のような四角筒状の場合、エッチング加工等を用いて一枚の基板に複数の圧電素子を配列形成する際に、円筒状等に比べて個々の圧電素子の形成が容易であり、且つ、より狭い間隔で配置することができる。これにより、第1及び第2の実施形態のように、複数の圧電素子をマトリックス状に配置した場合に、円筒状よりも四角筒状の圧電素子の方が無駄なスペースを生じさせることなくより高密度に配置することができ、更なるノズルの高密度化が可能となる。
なお、本実施形態では、中空Rが円柱形状であったが、図17に示すように、中空Rを四角柱状としてもよい。
(第4の実施形態)
第4の実施形態は、第2の実施形態で説明したインクジェット記録ヘッド50において、プリント配線基板の構成を変更した変形例である。
図18に示されるように、本実施形態のインクジェット記録ヘッド70は、第2実施形態と同様に、ノズルプレート52、プリント配線基板104、アクチュエータ56、供給路プレート58、及びインクプールプレート60が積層されて構成されている。
ここで、本実施形態のプリント配線基板104の上面には、図19に示されるように、圧電体72を駆動するための電気信号を送信する複数の駆動素子(ICチップ)106が形成されている。これらの駆動素子106は、プリント配線基板104の製造プロセスにおいて、配線パターン等とともに形成されたものであり、ノズルプレート52の各ノズル62に対応させた形成した各連通路64の近傍に、すなわち各ノズル62の近傍にそれぞれ配置されるとともに、基板上に形成された配線パターンを介して各コンタクト電極66と電気的に接続されている。また、これらの駆動素子106も、プリント配線基板104の上面端部に形成されたコンタクト部105を通して外部から制御信号が入力されると、その制御信号に基づいて、アクチュエータ56の各圧電体72に電気信号を出力し、各圧電体72が駆動する。
本実施形態のインクジェット記録ヘッド101は以上の構成とされており、このインクジェット記録ヘッド101では、第2実施形態で説明したような駆動IC30をプリント配線基板上に実装する工程が不要となるため、製造性が向上する。また、圧電体72の駆動に伴って発熱する駆動素子106が、ノズル62から吐出されるインクの流れで冷却されるため、温度上昇による駆動素子106の誤作動やインクジェット記録ヘッド101の加熱(熱ストレス)を抑えることができる。さらに、プリント配線基板104上における圧電体72に覆われていない部分(露出部)では、配線パターン(電気配線)を低密度で配線することができるため、第2実施形態の構成に比べ、電気的な信頼性を向上させることができる。
以上、本発明を上述した第1〜第4の実施形態により詳細に説明したが、本発明はそれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の形態が実施可能である。
例えば、上述した実施形態の形態では、ノズルプレート12と、プリント配線基板とを別体としているが、これらを一体化することも可能である。その場合には、ノズルプレートとプリント配線基板の接合工程を省くことができてインクジェット記録ヘッドの製造性が向上する。
また、本発明は、上述したインクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置に限らず、半導体等のパターン形成のために液滴を吐出するパターン形成装置等に使用される他の液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置にも適用することができる。
本発明の第1実施形態に係るインクジェット記録装置の外観を示す斜視図である。 本発明の第1実施形態に係るインクジェットヘッドの断面図である。 本発明の第1実施形態に係るアクチュエータの外観を示す斜視図である。 本発明の第1実施形態に係るアクチュエータの一部の拡大斜視図である。 本発明の第1実施形態に係るアクチュエータを駆動させる駆動波形の一例である。 本発明の第1実施形態に係るアクチュエータの(A)はインク引き込み時における動作を、(B)はインク吐出時における動作を示す断面図である 本発明の第1実施形態に係るアクチュエータの製造方法を説明する図である。 本発明の第2実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの分解状態を示す分解斜視図である。 本発明の第2実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの(A)は断面を示し、(B)は図9(A)の9B部を拡大した断面図である。 本発明の第2実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの外観を示す斜視図である。 本発明の第2実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの(A)は断面を示し、(B)は(A)の11B部を拡大した断面図である。 (A)は本発明の第1実施形態に係る圧電素子及び圧力室の未変形状態を示す断面図、(B)は変形状態を示す断面図、(C)は圧電素子の変形方向を示す拡大斜視図である。 本発明の第2実施形態に係るアクチュエータの製造方法を説明する図である。 本発明の第2実施形態に係るアクチュエータの製造方法(A)〜(C)を説明する図である。 本発明の第2実施形態に係るアクチュエータの製造方法(D)を説明する図である。 (A)は本発明の第3実施形態に係るアクチュエータの外観を示す斜視図、(B)は圧電体の変形方向を示す拡大斜視図である。 本発明の第3実施形態に係るアクチュエータの製造方法を説明する図である。 (A)は本発明の第3実施形態に係るアクチュエータの変形例の外観を示す斜視図、(B)は同じく変形例の圧電体の変形方向を示す拡大斜視図である。 本発明の第4実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの外観を示す斜視図である。 本発明の第4実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの分解状態を示す分解斜視図である。
符号の説明
10 インクジェット記録ヘッド
18 電極
20A 圧力室
21 振動板
24 アクチュエータ
24B ビア
25B ビア
25 基体
26 圧電体
26B 外側壁
26A 内側壁
28 上面電極
30 第1電極
32 第2電極
34 電気配線基板
36 半田
50 インクジェット記録ヘッド
54 プリント配線基板
56 アクチュエータ
64 連通路
66 コンタクト電極
67 共通接続用電極
68 配線パターン
69 配線パターン
70 インクジェット記録ヘッド
72 圧電体
72B 外側壁
72C 先端面
72A 内側壁
73 共通電極接続用圧電体
73A 先端面
73C 先端面電極
74 第2電極
75 基体
76 圧電体
76 上面電極
78 第1電極
86 圧力室
86A 上壁面
86B 内側壁
86B 内側壁面
88 インクインレット
90 インクプール
91 アクチュエータ
92 圧電体
93 共通電極接続用圧電体
94 第2電極
95 基体
98 第1電極
101 インクジェット記録ヘッド
100 インクジェット記録装置
104 プリント配線基板
105 コンタクト部
106 駆動素子
109 圧電素材
R 中空

Claims (10)

  1. 筒状とされ、筒の中空に面した内側壁と筒の外側に構成される外側壁とを有する圧電体と、
    前記圧電体の内側壁に形成された第1電極と、
    前記圧電体の外側壁に形成された第2電極と、
    前記圧電体の筒の一端が固定され、前記圧電体の中空に対応する位置に貫通口が形成され、前記貫通口を介して前記第1電極が前記圧電体が固定されていない側に引き出されている基体と、
    を備え、
    前記第1電極と前記第2電極との間の電位差により前記圧電体を変位させる、アクチュエータ。
  2. 前記基体上に前記圧電体が複数配置され、
    前記第1電極は前記圧電体の各々の個別電極とされ、前記第2電極は少なくとも2以上の前記圧電体に共通の共通電極とされていること、を特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ。
  3. 前記個別電極と前記共通電極とが同一材質で構成されていること、を特徴とする請求項2に記載のアクチュエータ。
  4. 前記基体上に前記圧電体がマトリクス状に配置されていること、を特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のアクチュエータ。
  5. 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のアクチュエータを備えた液滴吐出ヘッド。
  6. 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のアクチュエータを備えた液滴吐出ヘッドであって、
    前記基体の前記圧電体が固定されていない側に配置された電気配線基板と、
    筒状とされ、筒の内側空間に面した内側壁と筒の外側に構成される外側壁とを有し、前記基体の前記圧電体と同一側に一端が固定された共通電極接続用圧電体と、
    前記共通電極接続用圧電体の内側壁に形成された内側電極と、
    前記共通電極接続用圧電体の外側壁に形成された外側電極と、
    前記共通電極接続用圧電体の先端面に形成され、前記内側電極と前記外側電極とを電気接続する先端面電極と、
    前記内側電極と前記電気配線基板の配線端子とを電気接続する共通電極接続部材と、
    を備え、
    前記共通電極接続用圧電体の先端面が、前記圧電体の先端面よりも前記基体に近い位置に配置されていること、を特徴とする液滴吐出ヘッド。
  7. 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のアクチュエータを備えた液滴吐出ヘッドであって、
    前記基体の前記圧電体が固定されていない側に、電気配線基板が配置され、
    前記電気配線基板の配線端子が前記貫通口に露出されて配置されていること、を特徴とする液滴吐出ヘッド。
  8. 請求項6または請求項7に記載の液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置。
  9. 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のアクチュエータを製造する圧電素子製造方法であって、
    前記圧電体の内側壁、外側壁、及び先端面に1工程で電極を形成する電極形成工程と、
    前記先端面に形成された電極を除去して、前記第1電極と前記第2電極とに分離する分離工程と、
    を有することを特徴とするアクチュエータ製造方法。
  10. 前記電極形成工程は、スパッタリング、または、蒸着により電極膜を形成するものであること、を特徴とする請求項9に記載のアクチュエータ製造方法。
JP2005214655A 2005-07-25 2005-07-25 アクチュエータ、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、及びアクチュエータ製造方法 Expired - Fee Related JP4956929B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005214655A JP4956929B2 (ja) 2005-07-25 2005-07-25 アクチュエータ、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、及びアクチュエータ製造方法
US11/376,263 US7622855B2 (en) 2005-07-25 2006-03-15 Actuator, liquid droplet ejecting head, liquid droplet ejecting device, and method of manufacturing actuator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005214655A JP4956929B2 (ja) 2005-07-25 2005-07-25 アクチュエータ、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、及びアクチュエータ製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007030260A JP2007030260A (ja) 2007-02-08
JP4956929B2 true JP4956929B2 (ja) 2012-06-20

Family

ID=37678429

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005214655A Expired - Fee Related JP4956929B2 (ja) 2005-07-25 2005-07-25 アクチュエータ、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、及びアクチュエータ製造方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7622855B2 (ja)
JP (1) JP4956929B2 (ja)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060112870A (ko) * 2005-04-28 2006-11-02 삼성전자주식회사 압전 소자 및 이를 갖는 프린터 헤드
KR20090118628A (ko) * 2008-05-14 2009-11-18 삼성전자주식회사 프린트 헤드, 프린트 헤드 어셈블리 및 프린트 방법
JP5539046B2 (ja) * 2010-06-10 2014-07-02 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法
FR2965991B1 (fr) * 2010-10-12 2013-07-12 St Microelectronics Tours Sas Dispositif acoustique d'isolation galvanique
US20130069488A1 (en) * 2011-07-01 2013-03-21 Lockheed Martin Corporation Piezoelectric pressure sensitive transducer apparatus and method
JP5930701B2 (ja) * 2011-12-21 2016-06-08 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッド
JP6039263B2 (ja) * 2012-06-22 2016-12-07 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法
CN104238202B (zh) * 2014-09-30 2017-05-24 合肥京东方光电科技有限公司 一种用于涂布封框胶的涂布装置、涂布系统及涂布方法
JP6833363B2 (ja) * 2016-06-30 2021-02-24 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッド用基板、液体吐出ヘッド、及び記録装置
CN111439034A (zh) * 2020-05-13 2020-07-24 苏州新锐发科技有限公司 压电板带通孔的压电喷墨打印器件

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5323082A (en) * 1989-05-03 1994-06-21 Spectra Physics Lasers, Inc. Piezoelectric actuator for planar alignment
JPH03221527A (ja) * 1990-01-29 1991-09-30 Oki Electric Ind Co Ltd 圧電子保護膜
JP2850762B2 (ja) 1994-04-26 1999-01-27 日本電気株式会社 インクジェットヘッド
JPH0924615A (ja) * 1995-07-11 1997-01-28 Minolta Co Ltd インクジェット記録装置に用いる円筒状圧電体の製造方法
WO2003090245A1 (en) * 2002-03-06 2003-10-30 Borealis Technical Limited Thermionic vacuum diode device with adjustable electrodes
US6020674A (en) * 1997-10-31 2000-02-01 The Penn State Research Foundation Torsional electrostrictive actuators
JP2001063045A (ja) * 1999-08-26 2001-03-13 Brother Ind Ltd インク噴射装置およびその製造方法
EP1116590B1 (en) * 2000-01-11 2003-09-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Ink-jet head device with multi-stacked PZT actuator
US6411014B1 (en) * 2000-05-09 2002-06-25 Measurement Specialties, Inc. Cylindrical transducer apparatus
WO2002038280A2 (en) * 2000-11-10 2002-05-16 Therics, Inc. A wetting-resistant nozzle for dispensing small volumes of liquid and a method for manufacturing a wetting-resistant nozzle
US6717337B2 (en) * 2001-05-23 2004-04-06 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Piezoelectric acoustic actuator
JP3874712B2 (ja) * 2002-09-24 2007-01-31 ブラザー工業株式会社 インクジェットヘッド
JP4473532B2 (ja) 2002-10-10 2010-06-02 日本碍子株式会社 圧電/電歪デバイス及び製造方法
JP2004200484A (ja) * 2002-12-19 2004-07-15 Canon Inc 圧電素子の製造方法
US7258428B2 (en) * 2004-09-30 2007-08-21 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Multiple head concentric encapsulation system
KR20060112870A (ko) * 2005-04-28 2006-11-02 삼성전자주식회사 압전 소자 및 이를 갖는 프린터 헤드
JP4881062B2 (ja) * 2006-05-15 2012-02-22 キヤノン株式会社 積層圧電素子、その製造方法および振動波駆動装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20070018540A1 (en) 2007-01-25
JP2007030260A (ja) 2007-02-08
US7622855B2 (en) 2009-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4956929B2 (ja) アクチュエータ、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、及びアクチュエータ製造方法
JP2007168319A (ja) 液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッド製造方法
JP5717855B2 (ja) 液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置
JP4596030B2 (ja) 圧電アクチュエータ及び液体移送装置、並びに、圧電アクチュエータの製造方法
JP4966829B2 (ja) 液体吐出ヘッド、インクカートリッジ及び画像形成装置
JP5997150B2 (ja) 液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置
JP5952310B2 (ja) 液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置
JP4622607B2 (ja) 液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置
JP5428656B2 (ja) 液滴吐出装置
JP2002292869A (ja) 圧電トランスデューサおよび液滴噴射装置
JP2016172381A (ja) 液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置
JP2015150881A (ja) 液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置
JP4577391B2 (ja) 液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッド
JP2008044296A (ja) 液体噴射ヘッド
JP2001146010A (ja) インクジェット記録ヘッド
JP2007055245A (ja) インクジェットプリンタ、インクジェットプリンタ用ヘッド及びそれに用いるフレキシブルケーブル
JP5011723B2 (ja) 液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置
JP4765505B2 (ja) インクジェットヘッド
JP3826945B2 (ja) インクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置並びにインクジェット記録ヘッドの製造方法
JP4380255B2 (ja) インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置
JP5956274B2 (ja) 液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置
JP6062711B2 (ja) 圧電アクチュエータ基板、それを用いた液体吐出ヘッド、および記録装置
JP4867402B2 (ja) 圧電アクチュエータ及び液滴吐出装置及び圧電アクチュエータ製造方法
JP6839207B2 (ja) 液体吐出ヘッドおよびそれを用いた記録装置
JP2010069639A (ja) 液滴噴射ヘッド、液滴吐出装置、画像形成装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080423

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101109

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110111

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110607

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110715

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120221

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120305

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150330

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 4956929

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees