JPH05112012A - インクジエツトプリンタヘツドの製作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 生産性が良好なインクジェットプリンタヘッ
ドの製作方法を実現する。 【構成】 絶縁基板１２上に一様に形成した電極層１３
を後縁部でパターニングして個々に分断された端子部１
４を形成し、この端子部１４より前方の電極層１３上に
圧電性部材１６を形成し、この圧電性部材１６と電極層
１３とを共に分断する複数の凹溝１７を端子部１４間に
形成し、圧電性部材１６と共に分断する電極層１３を個
別電極として圧電性部材１６上に形成する共通電極のパ
ターニングを不要にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、オンデマンド方式のイ
ンクジェットプリンタヘッドの製作方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】現在、静粛で高密度印刷が可能なインク
ジェットプリンタヘッドとして、オリフィスからインク
滴を吐出させて印刷用紙に定着させるインクジェットプ
リンタヘッドなどが実用化されている。

【０００３】例えば、オンデマンド方式のインクジェッ
トプリンタヘッドでは、アレイ状に連設されたオリフィ
スの各々に連通した圧力室に少なくとも表面が変位自在
な圧力発生手段を設けた構造などとなっている。そし
て、このようなインクジェットプリンタヘッドでは、印
刷画像に対応した駆動電力で圧力発生手段を振動させて
圧力室内のインクをオリフィスからインク滴として吐出
させるようになっている。

【０００４】そして、現在では上述のようなインクジェ
ットプリンタヘッドの圧力発生手段として予め分極した
圧電性部材を使用することが特開平2-208050号公報や特
開昭59-159358号公報等に提案されている。そこで、こ
のようなインクジェットプリンタヘッドの従来例として
特開平2-208050号公報に開示された装置を図９に基づい
て説明する。まず、このインクジェットプリンタヘッド
１は、上部・下部電極層２，３が上下面に形成された圧
電性部材４からなる隔壁５を非圧電性部材からなる絶縁
基板６上に連設した本体プレート７を設け、二個の本体
プレート７を一体に接合して一方の前記隔壁５間の凹部
を他方の隔壁５の頂面で密閉することで圧力室８を形成
し、これらの圧力室８と連通する位置にオリフィス９が
形成されたオリフィス板１０を二個の前記本体プレート
７の端面に一体に接合した構造となっている。なお、こ
のインクジェットプリンタヘッド１では、各本体プレー
ト７の圧電性部材４は上部電極層２から下部電極層３に
向かって分極されている。また、このインクジェットプ
リンタヘッド１では、配置的に接触する前記上部電極層
２は二個の前記本体プレート７の表面に絶縁保護膜(図
示せず)が形成されることで互いに絶縁されている。

【０００５】このような構成において、このインクジェ
ットプリンタヘッド１では、通電方向の選択的な切替え
で一つの圧力室８を囲む三個の圧電性部材４を同時に駆
動することで、所定のオリフィス９からインク滴を吐出
させるようになっている。

【０００６】そこで、上記公報に記載されているインク
ジェットプリンタヘッド１の製作方法を以下に説明す
る。まず、絶縁基板６上に下部電極層３と圧電性部材４
と上部電極層２とを順次一様に形成し、この上部電極層
２から圧電性部材４と下部電極層３とを介して絶縁基板
６まで到達する凹溝をダイヤモンドソー等で形成する。
このようにすることで絶縁基板６上に隔壁５が連設され
た本体プレート７を得ることができるので、一方の隔壁
５が他方の隔壁５間の凹溝を密閉するように二個の本体
プレート７を一体接合することでインクジェットプリン
タヘッド１が製作される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記公報に開示された
インクジェットプリンタヘッド１では、ダイヤモンドソ
ー等の切削加工で圧電性部材４と上部・下部電極層２，
３とを共に分断することで生産性を向上させている。こ
こで、上述のような構造のインクジェットプリンタヘッ
ド１では、一般的に上部・下部電極層２，３の一方を共
通電極にすると共に他方を個別電極とし、共通電極に高
電圧電力を常時印加した状態で個別電極に低電圧電力を
選択的に印加するようになっている。

【０００８】そして、このようなインクジェットプリン
タヘッド１では、一般的に共通電極の端子部は絶縁基板
６の後縁部などで一体に連結された構造として個別電極
の端子部は個々に分断された構造とするようになってい
るが、上記公報には上部・下部電極層２，３に関して共
通電極と個別電極との区別が記載されていない。例え
ば、下部電極層３の後縁部を分断しないようにして共通
電極を形成し、上部電極層２を個別電極とすることが考
えられるが、これでは圧電性部材４上に形成した上部電
極層２の端子部をパターニングする必要が生じるために
生産性が著しく低下することになる。

【０００９】例えば、上記公報にはインクジェットプリ
ンタヘッド１の各電極層２，３に駆動回路を接続する手
段として、絶縁基板６の後縁部を斜めに切断して露出し
た電極層２，３を端子部としてワイヤボンディングを行
なうことが開示されている。しかし、これでは露出する
電極層２，３からなる端子部は前後幅が極めて微小であ
ると共に傾斜面上に位置するためにワイヤボンディング
の歩留りが低下することになり、この露出する電極層
２，３の前後幅を拡大するためには電極層２，３の層厚
を拡大する必要があるので生産性が低下することにな
る。

【００１０】本発明は、生産性が良好なインクジェット
プリンタヘッドの製作方法を実現するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】オリフィスとインク供給
路とが各々連通した圧力室上に予め分極された圧電性部
材を設け、前記インク供給路から供給されて前記圧力室
内に保持されたインクを印加電力に従って変形する前記
圧電性部材で加圧して前記オリフィスから吐出するよう
にしたインクジェットプリンタヘッドにおいて、主走査
方向に細長い略矩形の絶縁基板上に電極層を一様に形成
し、この電極層を前記絶縁基板の後縁部の近傍でパター
ニングして個々に分断された端子部を形成し、この端子
部より前方の前記電極層上に圧電性部材を形成し、この
圧電性部材から前記絶縁基板まで到達して前記圧電性部
材と前記電極層とを共に分断する複数の凹溝を前記端子
部間に形成するようにした。

【００１２】

【作用】圧電性部材と共に分断する電極層を個別電極と
して圧電性部材上に形成する共通電極のパターニングを
不要にすることができ、さらに、絶縁基板上にパターニ
ングで形成する端子部に駆動回路を簡易に接続すること
ができるので、生産性が良好なインクジェットプリンタ
ヘッドの製作方法を実現することができる。

【００１３】

【実施例】本発明の第一の実施例を図１及び図２に基づ
いて説明する。まず、本実施例のインクジェットプリン
タヘッド１１の製作方法では、板厚0.5〜5.0(mm)程度の
アルミナ等のセラミックやポリサルフォン等の樹脂及び
ガラスなどの非圧電性部材からなる主走査方向に細長い
略矩形の絶縁基板１２上に電極層１３を一様に形成し、
図１(ａ)に例示するように、この電極層１３を前記絶縁
基板１２の後縁部の近傍でフォトエッチング等のパター
ニングを行なって個々に分断された端子部１４を形成す
る。そして、同図(ｂ)に例示するように、この端子部１
４より前方の前記電極層１３上に接着層１５を介して板
厚0.05〜1.0(mm)で前後長さ1.0〜30(mm)程度のＰＺＴ
(Ｌead Ｚirco Ｔitanate)からなる圧電性部材１６を
形成し、同図(ｃ)に例示するように、この圧電性部材１
６から前記電極層１３を介して前記絶縁基板１２まで到
達して前記圧電性部材１６と前記電極層１３とを共に分
断する複数の凹溝１７をダイシング加工等で前記端子部
１４間に形成する。なお、圧電性部材１６の板厚は0.1
〜0.5(mm)が望ましく、その前後長さは要求される吐出
特性や圧力室の容積等に基づいて規定されており、ここ
では図中で上下方向に分極されている。

【００１４】このようにすることで、絶縁基板１２上に
個別電極となる電極層１３を介して複数の圧電性部材１
６が連設された駆動プレート１８を得ることができるの
で、ここでは、このような駆動プレート１８に本体プレ
ート１９やオリフィスプレート(図示せず)等を接合する
ことでインクジェットプリンタヘッド１１を形成するよ
うになっている。ここで、この本体プレート１９は、図
２に例示するように、板厚0.5〜5.0(mm)程度のセラミッ
クや樹脂及びガラスなどの非圧電性部材からなる絶縁基
板２０の下面に連設された複数の凹部を電極板２１で被
って圧力室２２を形成した構造となっており、これらの
圧力室２２下の位置で電極板２１に駆動プレート１８の
圧電性部材１６を接合して両方の絶縁基板１２，２０を
固定するようになっている。そこで、このようにして一
体接合した駆動プレート１８と本体プレート１９との前
面に前記圧力室２２毎に直径0.02〜0.08(mm)程度のオリ
フィスが形成されたオリフィスプレートを一体接合する
ことで、このインクジェットプリンタヘッド１１の製作
は完了する。

【００１５】なお、本体プレート１９の絶縁基板２０に
連設された圧力室２２は、上下深さが0.02〜0.2(mm)程
度で前後長さと左右幅とが圧電性部材１６より微少に長
い形状に形成されている。さらに、本体プレート１９の
圧力室２２の一面を形成した電極板２１は、ガラスやセ
ラミック及び樹脂等の薄板に電極層を形成したものや、
ＳＵＳ等の金属板などで形成されており、その板厚は振
動板として機能するように0.02〜0.5(mm)程度となって
いる。

【００１６】このような構成において、このインクジェ
ットプリンタヘッド１１では、一つの電極板２１と多数
の電極層１３の端子部１４とに接続した駆動回路(図示
せず）が、共通電極となる電極板２１に高電圧を常時印
加した状態で個別電極となる電極層１３に選択的に低電
圧を印加して所定の圧電性部材１６を駆動する。する
と、この圧電性部材１６が伸縮して電極板２１が上下方
向に振動するので、この電極板２１上の圧力室２２内の
インクに正負の圧力が加わってオリフィスからインク滴
が吐出されることになる。

【００１７】ここで、このインクジェットプリンタヘッ
ド１１では、上述のように個別電極となる電極層１３の
端子部１４をパターニングしてから圧電性部材１６と共
に分断しているので生産性が良好である。つまり、この
ような構造のインクジェットプリンタヘッド１１では、
一般的に複数の圧電性部材１６に共通に導通した共通電
極と個々に導通した個別電極とを設けるようになってい
るので、上述のように圧電性部材１６と共に分断する電
極層１３も共通電極と個別電極との一方に形成する必要
がある。例えば、この電極層１３の端子部１４をパター
ニングすることなく共通電極として形成した場合は他方
の電極板２１を個別電極として形成することになるの
で、この場合は電極板２１を圧電性部材１６毎に分割さ
れた形状に形成しておく必要がある。しかし、このよう
に圧力室２２を密閉する構造の電極板２１をパターニン
グすることや個々に分割された電極板２１に圧電性部材
１６を接合することはインクジェットプリンタヘッド１
１の生産性を著しく低下させることになる。一方、絶縁
基板１２上に形成した電極層１３をパターニングして端
子部１４を形成することや、この端子部１４間で圧電性
部材１６と電極層１３とを分断することは既存の加工技
術で極めて容易に行なえる。そこで、本発明のインクジ
ェットプリンタヘッド１１では、圧電性部材１６と共に
分断する電極層１３を個別電極として他方の電極板２１
のパターニングを不要とすることで生産性を向上させて
いる。また、このインクジェットプリンタヘッド１１で
は、絶縁基板１２上に端子部１４が形成されるので、こ
こに駆動回路（図示せず)を容易に接続することがで
き、例えば、このような端子部１４上に駆動回路のチッ
プ部品を実装するようなことも実施可能である。さら
に、このインクジェットプリンタヘッド１１では、電極
層１３の端子部１４をパターニングで形成しているの
で、例えば、これらの端子部１４の配列ピッチをパター
ンで拡大して駆動回路の接続を簡略化するようなことも
実施可能である。

【００１８】なお、本実施例のインクジェットプリンタ
ヘッド１１では、圧電性部材１６と電極層１３との間に
も薄膜状の接着層１５が設けられているが、この場合は
接着層１５を導電性接着剤で形成して通電特性を向上さ
せることが実施可能である。

【００１９】つぎに、本発明の第二の実施例を図３ない
し図５に基づいて説明する。このインクジェットプリン
タヘッド２３の製作方法では、前述したインクジェット
プリンタヘッド１１と同様に、非圧電性部材からなる絶
縁基板１２上に電極層１３を一様に形成し、この電極層
１３を前記絶縁基板１２の後縁部の近傍でフォトエッチ
ング等のパターニングを行なって個々に分断された端子
部１４を形成する。そして、この端子部１４より前方の
前記電極層１３上に接着層１５を介してＰＺＴ等の圧電
性部材１６を形成し、電極層１３の端子部１４をマスキ
ングしてから圧電性部材１６上に絶縁層２４と電極層２
５を一様に塗布形成する。つぎに、この電極層２５から
絶縁基板１２まで到達して圧電性部材１６と電極層１３
とを共に分断すると共に前記電極層２５の端子部２６は
分断しない複数の凹溝１７を端子部１４間に形成するこ
とで、図４に例示するように、圧電性部材１６の上下面
に電極層２５，１３が形成された駆動プレート２７を得
ることができる。そこで、このインクジェットプリンタ
ヘッド２３では、図３に例示するように、上述のような
構造の駆動プレート２７に本体プレート２８やオリフィ
スプレート(図示せず)等を接合した構造となっており、
この本体プレート２８は、非圧電性部材からなる絶縁基
板２９の下面に複数の凹部が連設された構造となってい
る。そして、このインクジェットプリンタヘッド２３で
は、前記本体プレート２８の凹部内に駆動プレート１８
の圧電性部材１６が位置するように絶縁基板１２，２９
を一体接合することで本体プレート２８の凹部を密閉し
て圧力室３０を形成している。

【００２０】このような構成において、このインクジェ
ットプリンタヘッド２３では、一つの電極層１３，２５
の端子部１４，２６に接続した駆動回路(図示せず)が、
共通電極となる電極層２５に高電圧を常時印加した状態
で個別電極となる電極層１３に選択的に低電圧を印加し
て所定の圧電性部材１６を駆動すると、この圧電性部材
１６の伸縮で圧力室３０内のインクに正負の圧力が加わ
ってオリフィスからインク滴が吐出されることになる。

【００２１】ここで、このインクジェットプリンタヘッ
ド２３では、絶縁層２４を介して二つの電極層１３，２
５の端子部１４，２６を並設することを例示したが、図
５に例示するように、絶縁層２４を省略して通電特性を
向上させることも実施可能である。このインクジェット
プリンタヘッドの駆動プレート３１では、非圧電性部材
からなる絶縁基板１２上に電極層１３を一様に形成し、
この電極層１３を前記絶縁基板１２の後縁部の近傍でパ
ターニングして個々に分断された端子部１４を形成す
る。そして、この端子部１４の前端部と電極層１３との
上に接着層１５を介して圧電性部材３２を形成し、この
圧電性部材３２から絶縁基板１２まで到達して圧電性部
材３２の前半部と電極層１３とを共に分断する複数の凹
溝１７を端子部１４間に形成する。つぎに、圧電性部材
３２上に電極層３３を塗布等で形成することで、この電
極層３３の後縁部は共通に連続した端子部３４となる。
そこで、このような駆動プレート３１に前述のような本
体プレート１９，２８やオリフィスプレート等を組合わ
せることで、インクジェットプリンタヘッドを得ること
ができる。

【００２２】このようにすることで、このインクジェッ
トプリンタヘッドでは、圧電性部材３２上に形成する電
極層３３をパターニングする必要がないので生産性が良
好である。なお、この駆動プレート３１は、構造的に圧
電性部材３２の分断が不完全であるためにクロストーク
が発生する懸念があるが、この場合は圧電性部材３２の
後半部を材料的に非圧電性部材とすることが実施可能で
ある。

【００２３】さらに、本発明の第三の実施例を図６に基
づいて説明する。このインクジェットプリンタヘッド３
５では、前述のような駆動プレート２７の圧電性部材１
６間をシリコンゴム等の弾性材３６で充填し、この圧電
性部材１６上の位置に凹部を形成した絶縁基板３７から
なる本体プレート３８を前記弾性材３６上に一体接合し
て圧力室３９を形成した構造となっている。

【００２４】このような構成において、このインクジェ
ットプリンタヘッド３５では、圧電性部材１６の横方向
の収縮による圧力室３９の拡大を弾性材３６で防止する
ようになっており、この弾性材３６の弾発力に抗して圧
電性部材１６が圧力室３９内のインクを加圧するように
なっている。

【００２５】さらに、本発明の第四の実施例を図７に基
づいて説明する。このインクジェットプリンタヘッド４
０では、前述のような駆動プレート１８の圧電性部材１
６に替えて圧電性部材４１が図中で横方向に分極された
駆動プレート４２を設け、この圧電性部材４１上に導電
性を有する弾性板４３を一体接合して凹溝１７内を圧力
室４４とした構造となっている。

【００２６】このような構成において、このインクジェ
ットプリンタヘッド４０では、弾性板４３を共通電極と
して電極層１３との間で所定の圧力室４４の両側の圧電
性部材４１に選択的な通電を行なうことで、これらの圧
電性部材４１を内方に変形させて両側から圧力室４４内
のインクを加圧する。この時、このインクジェットプリ
ンタヘッド４０では、変形する一対の圧電性部材４１は
内方の圧力室４４内のインクを加圧すると共に外方に隣
接する圧力室４４内のインクを減圧するので、これらの
圧力室４４にクロストークが発生する懸念がある。そこ
で、このような場合は、印刷に使用する圧力室４４と使
用しない圧力室４４とを交互に設けることや、圧電性部
材４１の変形速度を高く設定すると共に復元速度を低く
設定することなどでクロストークを防止することができ
る。

【００２７】つぎに、本発明の第五の実施例を図８に基
づいて説明する。このインクジェットプリンタヘッド４
５では、前述のような二個の駆動プレート４２を圧電性
部材４１で一体接合して圧力室４６を形成した構造とな
っている。

【００２８】このような構成において、このインクジェ
ットプリンタヘッド４５では、所定の圧力室４４の両側
の圧電性部材４１に選択的な通電を行なうことで、これ
らの圧電性部材４１を内方に変形させて両側から圧力室
４４内のインクを加圧する。

【００２９】なお、このインクジェットプリンタヘッド
４５では、二個の駆動プレート４２の圧電性部材４１が
接合状態で逆方向に分極されている場合は、各電極層１
３の一方を共通電極としたり両方を個別電極とすること
ができ、二個の駆動プレート４２の圧電性部材４１が接
合状態で同方向に分極されている場合は、これらの圧電
性部材４１間に共通電極となる電極層(図示せず)を設け
て各電極層１３は個別電極とすることになる。

【００３０】

【発明の効果】本発明は上述のように、オリフィスとイ
ンク供給路とが各々連通した圧力室上に予め分極された
圧電性部材を設け、前記インク供給路から供給されて前
記圧力室内に保持されたインクを印加電力に従って変形
する前記圧電性部材で加圧して前記オリフィスから吐出
するようにしたインクジェットプリンタヘッドにおい
て、主走査方向に細長い略矩形の絶縁基板上に電極層を
一様に形成し、この電極層を前記絶縁基板の後縁部の近
傍でパターニングして個々に分断された端子部を形成
し、この端子部より前方の前記電極層上に圧電性部材を
形成し、この圧電性部材から前記絶縁基板まで到達して
前記圧電性部材と前記電極層とを共に分断する複数の凹
溝を前記端子部間に形成するようにしたことにより、圧
電性部材と共に分断する電極層を個別電極として圧電性
部材上に形成する共通電極のパターニングを不要にする
ことができ、さらに、絶縁基板上にパターニングで形成
する端子部に駆動回路を簡易に接続することができるの
で、生産性が良好なインクジェットプリンタヘッドの製
作方法を実現することができる等の効果を有するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例を示す工程図である。

【図２】縦断正面図である。

【図３】第二の実施例を示す縦断正面図である。

【図４】要部を示す縦断側面図である。

【図５】変形例を示す縦断側面図である。

【図６】第三の実施例を示す縦断正面図である。

【図７】第四の実施例を示す縦断正面図である。

【図８】第五の実施例を示す縦断正面図である。

【図９】従来例を示す縦断正面図である。

【符号の説明】

１１，２３，３５，４０，４５ インクジェットプリ
ンタヘッド １２ 絶縁基板 １３ 電極層 １４ 端子部 １６，４１ 圧電性部材 １７ 凹溝 ２２，３０，３９，４４，４６ 圧力室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オリフィスとインク供給路とが各々連通
   した圧力室上に予め分極された圧電性部材を設け、前記
   インク供給路から供給されて前記圧力室内に保持された
   インクを印加電力に従って変形する前記圧電性部材で加
   圧して前記オリフィスから吐出するようにしたインクジ
   ェットプリンタヘッドにおいて、主走査方向に細長い略
   矩形の絶縁基板上に電極層を一様に形成し、この電極層
   を前記絶縁基板の後縁部の近傍でパターニングして個々
   に分断された端子部を形成し、この端子部より前方の前
   記電極層上に圧電性部材を形成し、この圧電性部材から
   前記絶縁基板まで到達して前記圧電性部材と前記電極層
   とを共に分断する複数の凹溝を前記端子部間に形成する
   ようにしたことを特徴とするインクジェットプリンタヘ
   ッドの製作方法。