JPH07148923A - インクジェット記録ヘッド用の圧電駆動体とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インクジェット記録ヘッドの振動板を効果的
に変位させるようにすること。 【構成】 先端部と後端部を残して導電層２ｂを積層し
た圧電プレート２に対して、その先端と後端の各不活性
部４ｆ、４ｒの一面に、加圧補助用の先端プレート６と
振動子結合用の後端プレート７を固定し、さらに、先端
プレート６とともに圧電プレート２の先端側を切り分け
て、圧電振動子３と先端プレート６とによって形成され
た各圧電振動子３‥‥により、インクジェット記録ヘッ
ドの振動板を広い面で押圧しつつ平行に変位させて圧力
室内のインクを効果的に加圧するようにしたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録ヘ
ッドに用いる圧電駆動体と、その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】縦振動モードを利用したインクジェット
記録ヘッドは、一般に特開平４−１０５２号公報に見ら
れるように、複数のノズルを穿設したノズルプレートの
背面に狭い間隙をおいて振動板を配設し、さらに振動板
の背面に各ノズルに対応するよう分割した縦振動モード
の圧電振動子を当接するように構成し、インク流路から
のインクをノズルプレートと振動板とで形成した圧力室
に導いた上、このインクを記録信号に応じて駆動させた
圧電振動子により加圧してインク滴としてノズルより飛
翔させるようにしたものである。

【０００３】この種のインクジェット記録ヘッドは、圧
電振動子を細かく分割すればするほどその分ノズルの配
列ピッチを小さくすることができる利点を有している
が、このためには、上記した公報にも見られるように、
各圧力室をインクの吐出方向に長くして、インク滴が吐
出するに足るだけの内容積を確保するようにする一方、
振動板の各圧力室の周辺部と対応する部分に環状の溝を
形成し、薄くなしたその部分により圧電振動子の小さな
変位を効率よく受けるようにする必要がある。

【０００４】しかしながら、このように構成してみても
これには自ずと限度があって、環状の溝によって形成さ
れる島状の部分がある程度以上の長さになると、圧電振
動子に当接している部分だけが弓なりに変形してしまう
結果、圧力室内のインクに一定以上の圧力を加えること
ができなくなるといった問題が生じる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、
限られた変位をもって圧力室内のインクを効率よく加圧
することのできる新たな圧電駆動体と、この圧電駆動体
を容易にかつ精度よく成形することのできる新たな製造
方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明はこの
ような課題を達成するための圧電駆動体として、少なく
とも先端部分を不活性領域として残し、他の部分に導電
層を積層した圧電プレートを多数の圧電素子に歯割りす
るとともに、これらの圧電素子の不活性領域の少なくと
も一面に、圧電素子の先端と一致させるようにして加圧
補助用の先端プレートを重合させるようにしたものであ
り、また、この圧電駆動体を成形する方法として、少な
くとも先端部を不活性領域となるように圧電材料に導電
材料を積層して圧電プレートを成形し、ついで、圧電プ
レートの先端に合わせるようにして不活性領域の少なく
とも一面に加圧補助用の先端プレートを積層し、最後
に、先端プレートを含めて圧電プレートを所定の巾で歯
割りして複数の圧電素子を形成するようにしたものであ
る。

【０００７】

【実施例】そこで以下に図示した実施例について説明す
る。図１は本発明の一実施例をなす圧電駆動体を示した
ものである。図中符号１は、圧電駆動体としての圧電振
動子組立体で、この組立体１は、接圧面積を拡大するた
めの先端プレート６とともに櫛歯状に分割形成した圧電
プレート２と、この圧電プレート２をインクジェット記
録ヘッドに取付けるべく、圧電素子結合用の後端プレー
ト７を介して圧電プレート２の後端に固定した金属プレ
ート１０とによって構成されている。

【０００８】これをさらに詳細に説明すると、この中枢
をなす圧電プレート２は、ペースト状の圧電材料層２ａ
の長手方向中間部に導電層２ｂを積層して、中間部を活
性部５、先端部と後端部をそれぞれ先端不活性部４ｆ、
後端不活性部４ｒとし、さらに、先端不活性部４ｆと後
端不活性部４ｒに、例えば圧電材料と同一材料よりなる
ペースト状の快削性セラミックス材によって形成した先
端プレート６と後端プレート７とを積層して、これらを
焼結により一体的に成形したものである。

【０００９】この実施例における圧電プレート２は、図
３（ｅ）に示したように、先端プレート６の頂部後端縁
６ａと後端不活性部４ｒの前端縁４ｒａとを結ぶ線Ｌを
境として、その先端側をワイヤーソーやダイシングソー
により櫛歯状に切割って、電圧印加時に電界と直交する
方向の変位によりそれぞれ対応する圧力室内のインクを
加圧する複数の圧電駆動素子３‥‥として構成される。

【００１０】このように形成された圧電プレート２に
は、活性部５の下面から先端プレート６を経て活性部５
の上面までの部分と、後端不活性部４ｒから後端プレー
ト７の後端面にかけての部分に、それぞれ外部電極８と
外部コモン電極９が蒸着等により形成され（図３
（ｃ))、最後に、後端プレート７の上にステンレス等よ
りなる金属プレート１０が固定されて圧電振動子組立体
１として構成される。

【００１１】このように構成された圧電振動子組立体１
は、後端プレート７による圧電プレート２の剛性を高め
ることができるばかりでなく、後述する流路形成部材４
０の背面に取付けた保持ブロック５１への組付けが容易
になり、さらには、先端プレート６が圧電振動子３とと
もに、後述する振動板４７の島状部４９のほぼ全面に均
一に当接することにより、この部分をノズルプレート４
１の面に向けて平らに押圧変位させて、圧力室４５内の
インクを効率よく加圧する。

【００１２】図２は、上記した圧電振動子組立体１を備
えたインクジェット記録ヘッドについて示したものであ
る。図中符号４１は流路形成用のスペーサ４２を挟んで
その両側に多数のノズル４３‥‥を紙面と直交する方向
に列設したノズルプレートで、この背面には、流路形成
板に形成した共通のインク室４４と圧力室４５とを介し
て振動板４７が平行に添設されて、流路形成部材４０と
して構成されている。

【００１３】上記した振動板４７の背面には、各圧力室
４５の周縁に沿うような環状の凹溝４８が形成され、こ
の環状の凹溝４８により形成された島状部分４９が、圧
電振動子３の変位によりほぼ全面にわたってノズルプレ
ート４１と平行を保ったまま内側に撓むように構成され
ている。

【００１４】一方、図中符号５１は、上記した流路形成
部材４０の背面に固定されて圧電振動子組立体１を位置
決め保持するプラスチックス製の位置決め保持ブロック
で、この保持ブロック５１には、圧力室４５の長手方向
の長さに相当する巾を有し、かつノズルの列に沿わせて
設けた２つの圧電振動子ユニット取付け孔５２、５２が
設けられ、流路形成部材４０に設けた図示しない基準孔
を基準として振動板４７の背面に接着剤をもって一体的
に取付けられている。

【００１５】そしてこれらの取付け孔５２、５２に、一
対の圧電振動子組立体１、１を向かい合せに挿入した
上、後端プレート７の上端と下端から突出し、かつ両側
方にも突出するような大きさの金属プレート１０を各取
付け孔５２の内面に接着剤５４をもって一体的に接着す
るとともに、この金属プレート１０を取付け孔５２、５
２両側の図示しないガイド溝により位置決め挟持するこ
とによって、圧電振動子３の厚み方向の傾きを抑え、そ
の先端と島状部分４９との正確な面接触を確保しつつ、
圧電振動子３の各先端に予め転写法で塗布しておいた接
着剤５９によりこれを振動板４７の各島状部分４９の背
面に接着するように構成されている。なお、図中符号５
５は位置決め保持ブロック５１の頂面に取付けた回路基
板、５６はフレキシブルケーブルをそれぞれ示してい
る。

【００１６】つぎに、上述した圧電振動子組立体１の製
造工程を図３をもとに説明する。はじめに、チタン酸ジ
ルコン酸鉛やチタン酸バリウムのようなペースト状の圧
電材料を用いて圧電プレート２とほぼ同じ形状と厚みを
有する圧電材料層２ａを形成し、ついで、先端部分に
０．２乃至１．０ｍｍ、後端部分に３．０ｍｍ程度の余
白を残して中間部分の上面と下面に導電層２ｂとしての
銀パラジウムを３μｍ程度の厚みに塗着もしくは蒸着し
て、先端部分と後端部分を不活性部４ｆ、４ｒとなした
単板型の圧電プレート２のグリーンシートを形成する
（ａ−１）。

【００１７】一方、積層型の圧電プレートについてはａ
−２に示したように、ペースト状の圧電材料層２ａを１
５乃至３０μｍの厚さに塗布し、ついで先端部分または
後端部分に余白を残して中間部分に双方からの内部電極
が重なるよう導電層２ｂを３μｍ程度の厚さに交互に塗
着し、この積層工程を数回繰返すことによって、先端部
分と後端部分を不活性部４ｆ、４ｒとなした多重の圧電
プレート２のグリーンシートを形成する。

【００１８】引続く各工程については積層型の圧電プレ
ート１をもとに説明してゆくが、このようにして形成さ
れた圧電プレート２のグリーンシートには、つぎに、図
３（ｂ）に示したように前後の不活性部４ｆ、４ｒの一
面にプレート６、７が積層される。

【００１９】すなわち、圧電プレート２の先端部に設け
た先端不活性部４ｆには、活性部５の境から若干の間隙
δ、好ましくは０．０乃至０．５ｍｍの距離を設けてそ
の一面に、圧電プレート２とほぼ肉厚の等しい快削性セ
ラミックス材よりなる先端プレート６を積層し、また同
様に、後端不活性部４ｒの一面には先端プレート６より
も巾の広い後端プレート７を積層し、最後に、圧電プレ
ート２の先端と先端プレート６の先端とが一致するよう
に両者を切揃えた上、これらの圧電プレート２と前後の
プレート６、７を焼結により一体化するか、もしくは焼
結により形成して一体化した後に、圧電プレート２の先
端と先端プレート６の先端とが一致するようにダイシン
グソーなどにより切り揃える。なお、先端プレート６と
後端プレート７は、変位を妨げない範囲において活性部
５と重複させることもできる。

【００２０】このようにして形成した圧電プレート２に
対し、つぎに、図３（ｃ）に示したように、その先端プ
レート６を含む活性部５の上面と下面に対して矢印Ｄ、
Ｅ方向から外部セグメント電極８を蒸着する一方、後端
不活性部４ｒの下面と後端プレート７の後端面７ａに対
して矢印Ｆ方向から外部コモン電極９を蒸着する。

【００２１】ところで、矢印Ｄ方向からの蒸着処理によ
り先端プレート６の後面と圧電プレート６の上面には外
部セグメント電極８が形成されるが、隅部６ａでの断線
が生じないようにするには、図９に示すように、先端プ
レート６の後面６ｂに傾斜を設けるようにするとよい。
そのためには、さきの焼結工程により先端プレート６に
比較して圧電材料の収縮率を若干大きくするか、もしく
は先端プレート６の後端６ｂを傾斜するよう加工すれば
よい。

【００２２】ついで、図３（ｄ）に示したように、後端
プレート７の上面に、このプレート７の巾及び長さより
も大きなステンレス等の金属プレート１０を載置して接
着剤により一体的に固定する。

【００２３】そして最後に、このようにして構成された
圧電振動子組立体１を治具により固定した上、図３
（ｅ）に示したように、先端プレート６の頂部後端縁６
ａと後端不活性部４ｒの前端縁４ｒａを結ぶ直線Ｌ境と
して、その先端側をノズル５３の配設ピッチに相当する
間隙をもって櫛歯状に分割して多数の圧電振動子３‥‥
を形成する。

【００２４】図４は、この歯切り工程において使用され
る装置の一例を示したもので、ワイヤーソー３１に対し
て平行に上下動する治具本体３２の上に、上記した直線
Ｌの傾き角θに相当するワーク取付け面３３を有する傾
斜取付け部材３４を、その取付け面３３がワイヤーソー
３１と斜交するような向きに固定したもので、この取付
け面３３に圧電プレート２の先端部が上向きに突出する
ようにして金属プレート１０部分を固定し、その上で、
治具本体３２をワイヤーソー３１に向けて上昇させつつ
歯切りを行うようにしたものである。

【００２５】図５は、この圧電プレート２をチョコレー
トフレーク状に多数個採りする本発明の他の実施例をな
す成形方法について示したもので、（ａ）は先後端プレ
ート形成層、（ｂ）は圧電プレート形成層、（ｃ）はこ
れらを積層した図である。

【００２６】はじめに、ペースト状の圧電材料を用いて
縦方向及び横方向に多数の圧電プレート１２‥‥を配列
し得る大きさの圧電プレート形成層１２ａを形成し、つ
いで、その上に、図５（ｂ）に示したように、右上りの
斜線と左上りの斜線の２種の内部電極１２ｂのパターン
を交互に印刷することにより圧電プレート１２の長手方
向の寸法に相当する間隔もしくはこれより若干大きな間
隔をおいて活性部１５を形成する。

【００２７】この際の両内部電極１２ｂの形成は、圧電
プレート形成層１２ａの上に付した目盛＋に印刷マスク
を当てることにより行なわれ、かつこれらの内部電極１
２ｂは圧電プレート形成層１２ａの周囲から露出しない
ように形成される。また、圧電プレート形成層１２ａに
は、目盛＋を基準位置として基準孔１２ｃが穿設されて
いる。

【００２８】一方、先端プレート１４ｆと後端プレート
１４ｒを形成する先後端プレート形成層１４について
は、これを圧電プレート形成層１２ａと同じ大きさに形
成した上、図５（ａ）に示したように、圧電プレート形
成層１２ａの基準孔１２ｃに合せて形成した基準孔１４
ｃを基準として、この面に活性部１５の領域に相当する
窓孔１４ｄ‥‥を打抜き、ついで、これらの基準孔１２
ｃ、１４ｃにピンを挿通することにより、圧電プレート
形成層１２ａと先後端プレート形成層１４とを積層し
て、加圧下で両者を焼結する。

【００２９】そしてつぎに、この積層体を先端プレート
１４ｆと後端プレート１４ｒとに分割するような１本も
しくは２本の切断線Ｂ上で切断した上この表面に外部電
極付けを行う。

【００３０】ところで、この外部電極付けは、さきの工
程により内部電極１２ｂが圧電プレート形成層１２ａの
両サイドから露出しないように形成されているため、マ
スキングすることなく行うことができ、このような電極
付けを終えたら、最後に、これらの電極に７５ｖの電圧
を１分間印加して分極処理を施した上、切断線Ａに沿っ
てこの積層体を切断して個々の圧電プレート２に切り分
ける。

【００３１】このようにして形成された圧電振動子組立
体１は、後部プレート７を共通の基体として各圧電振動
子３‥‥が一体的に結合され、かつ先端プレート６は、
各圧電振動子３‥‥とともに圧電プレート２から切分け
られて、振動板４７上の各島状部分４９‥‥を広い面積
にわたって均等に押圧することになる。

【００３２】図６、７は、本発明のさらに別の圧電振動
子組立体とその製造方法を示したものである。この実施
例は、圧電プレート２２の両側に、ダミー振動子２
３’、つまり組付けの際の位置決め機能を有するだけ
で、画像形成に関与しない圧電振動子を形成するように
した圧電振動子組立体に適用されるもので、圧電プレー
ト２２のダミー振動子２３’の上に積層する側方プレー
ト２８、２８を介して先端プレート２６と後端プレート
２７とを一体化し、成形時及び組付け時の圧電プレート
２２の補強を図るようにしたものである。

【００３３】この形成方法は図７に示したように、はじ
めに、圧電材料層２１ａと、その活性部２５に設けた導
電層２１ｂとの積層体からなる広い圧電プレート成形用
グリーンシート６０の一面に、長手方向においては、先
端プレート２６と後端プレート２７とを合わせた巾、あ
るいはこれを若干上回る巾ａの複数のプレート２４‥‥
を圧電プレート２２の長さに相当するピッチ、もしくは
それ以上のピッチをもって各不活性部２４上に積層する
一方、巾方向においては、側方プレート２８の２倍もし
くはこれより若干上回る巾ｂを持つプレート２９を圧電
プレート２２の巾に相当するピッチ、またはそれ以上の
ピッチをもって活性部２５の上に積層する。

【００３４】そしてそのあとで、長手方向においては、
各プレート２４‥‥を先端プレート２６と後端プレート
２７とに分割する切断線Ｂ‥‥、または２本の切断線
Ｂ’Ｂ’で切断する一方、巾方向においては、各プレー
ト２９‥‥を２分する切断線Ａ‥‥または２本の切断線
Ａ’Ａ’で切断して、個々の圧電プレート２２‥‥とし
て形成した上、焼成し、もしくは焼成した後、上記した
と同様に切断して個々の圧電プレートとして成形し、以
後は、上述した歯割り工程を経てこれらに多数の圧電振
動子２３‥‥を形成する。

【００３５】ところで、上述した積層体成形方法は、は
じめに圧電プレート２、２２の上に先端プレート６、２
６と後端プレート７、２７を積層し、ついでこれら全体
を焼結して一体とするようにしたものであるが、圧電プ
レート２、２２、先端プレート６、２６、及び後端プレ
ート７、２７を個々に形成して焼結した上、適宜の接着
剤によりこれらを接合して一体化するようにすることも
できる。

【００３６】また図８に示したように、圧電プレート２
の先端不活性部４ｆの上面と下面に、一対の先端プレー
ト６、６を固定するようにすることも可能で、このよう
に構成した場合には、振動板４７の島状部分４９を、よ
り広い面積にわたって、かつより安定した状態で加圧す
ることができる。

【００３７】図１０は、本発明の他の実施例を示すもの
であって、図１０（イ）、（ロ）はそれぞれ表裏両面の
構造を、また図１０（ハ）は先端側から見た構造を示す
もので、図中符号２３、２３、２３‥‥は、前述した圧
電振動子であり、また図中符号２３’、２３’は、前述
したダミー振動子で、圧電振動子２３、２３、２３の両
側に設けられていて、組付けの際の位置決め機能を有す
るだけで、画像形成に関与しない圧電振動子である。圧
電振動子２３、及びダミー振動子２３’の後端側には、
表面及び裏面に前述した後端プレート２７、２７’、２
７、２７’‥‥が、また圧電振動子２３の先端側には表
面、及び裏面に先端プレート２６、２６’が設けられ、
さらにダミー電極２３’、２３’の表面、及び裏面には
後端プレート２７、２７’と連続するように、先端まで
延長された側方プレート２８、２８’が設けられてい
る。

【００３８】この形成方法は図１１に示したように、は
じめに、圧電材料層２１ａと、その活性部２５に設けた
導電層２１ｂとの積層体からなる広い圧電プレート成形
用グリーンシート６０の一方の面に、長手方向において
は、先端プレート２６と後端プレート２７とを合わせた
巾、あるいはこれを若干上回る巾ａの複数のプレート２
４‥‥を圧電プレート２２の長さに相当するピッチ、も
しくはそれ以上のピッチをもって各不活性部２４上に積
層する一方、巾方向においては、側方プレート２８の２
倍もしくはこれより若干上回る巾ｂを持つプレート２９
を圧電プレート２２の巾に相当するピッチ、またはそれ
以上のピッチをもって活性部２５の上にセラミック、例
えば圧電プレート整形用グリーンシート６０と同一の材
料からなる層６１を積層する。そして他方の面にも同様
の構造を持つセラミックの層６１’を積層する。

【００３９】そして長手方向においては、各プレート２
４‥‥を先端プレート２６と後端プレート２７とに分割
する切断線Ｂ‥‥、または２本の切断線Ｂ’Ｂ’で切断
する一方、巾方向においては、各プレート２９‥‥を２
分する切断線Ａ‥‥または２本の切断線Ａ’Ａ’で切断
して、個々の圧電プレート２２‥‥として形成した上、
焼成し、もしくは焼成した後、上記したと同様に切断し
て個々の圧電プレートとして成形し、以後は、上述した
歯割り工程を経てこれらに多数の圧電振動子２３‥‥
と、その両側にダミー振動子２３’、２３’を形成す
る。

【００４０】このようにして構成された圧電振動子組立
体は、図１２に示したように取付け孔５２、５２に向か
い合せに挿入した上、後端プレート２７、２７’の上端
と下端から突出し、かつ両側方にも突出するような大き
さの金属プレート１０を各取付け孔５２の内面に接着剤
５４をもって一体的に接着するとともに、この金属プレ
ート１０を取付け孔５２、５２両側の図示しないガイド
溝により位置決め挟持することによって、圧電振動子２
３の厚み方向の傾きを抑え、その先端と島状部分４９と
の正確な面接触を確保しつつ、圧電振動子３の各先端に
予め転写法で塗布しておいた接着剤５９によりこれを振
動板４７の各島状部分４９の背面に接着される。

【００４１】この実施例によれば、ダミー振動子２３’
がその両面を側方プレート２８、２８’により補強され
ているため、記録ヘッド内においてたわむのが確実に防
止されることになる。

【００４２】図１３は、本発明の他の実施例を示すもの
であって、この実施例においては圧電材料６０と導電層
６１、６２とを交互に積層して構成した圧電振動板６４
の表裏両面に、先端側から後端プレート６５、６６の境
界線まで、他方の極、この実施例では共通電極となる外
部導電層６７を形成し、両面の先端側に先端プレート６
９、７０を、また後端側に後端プレート６５、６６を固
定したものである。これら先端プレート６５、６６、及
び後端プレート６９、７０は、セラミック材料、好まし
くは圧電振動材料と同一の材料により構成されている。

【００４３】そして先端部には、圧電振動板６４の表面
に形成されている導電層６７、及び先端から露出してい
る導電層６２と導通するように導電層７３が形成されて
いる。また後端プレート６５、６６には、振動板６４の
表面の導電層６７と導通するように、その側面、及び上
面の一部に導電層７４、７５が形成され、さらに絶縁層
となる一定の間隔７６を設けて圧電振動板６４の他端か
ら露出している他方の極、この実施例では駆動電極とな
る導電層６１と接続する導電層７７、７８が形成されて
いる。

【００４４】このように構成された圧電振動板は、図１
４に示したように前述と同様に基板１０に固定された状
態で歯割りされ、先端側に共通電極となる導電層７５と
接続するパターン８０が、また一定の間隔をおいて駆動
電極となる導電層６１と接続するパターン８１、８１、
８１‥‥が形成されたケーブル８２を半田等により固定
する。

【００４５】この実施例によれば、圧電振動子の先端、
及び後端にそれぞれ表裏が同一構成の先端プレート６
９、７０、後端プレート６５、６６が固定されているた
め、反りを防止することができるばかりでなく、外部導
電層６７、６７がある程度の補強材としても機能してた
わみを防止することができ、さらには圧電振動子に比較
して強度の大きな後端プレート６５に外部接続用のケー
ブル８２を取り付けることができるため、圧電振動子と
ケーブル８２との接続強度を高め、また必要に応じて更
に導電層を形成して電気抵抗を下げて接続抵抗を小さく
することができる。特に高密度印刷に使用する記録ヘッ
ドでは圧電振動子の幅が小さくなり、接続面積が極めて
狭いため、接続抵抗が大きく、この部分が集中的に発熱
する傾向にあるが、この実施例によればこの接続抵抗を
確実に低下させて、熱破損の防止と駆動エネルギの損失
を最小限に抑えることが可能となる。

【００４６】図１５は、上述の圧電振動板の製造方法を
示すものであって、図中符号６４は、圧電材料６０と導
電層６１、６２を交互に積層した圧電振動板で、先端側
から後端プレート６５、６６との境界線上まで一方の導
電層６１と同一の極となる外部導電層６７、６７を蒸着
や、導電塗料の塗布等により形成する（図１５
（ｉ））。

【００４７】振動板６４の表面、及び裏面に、先端側に
先端プレート６９、７０を、また後端側に後端プレート
６５、６６を固定し、必要に応じて端面の線Ｃ−Ｃ、
Ｃ’−Ｃ’に合わせて切り揃える。これら先端プレート
６９、７０、及び後端プレート６５、６６は前述したよ
うに圧電振動板と同じ組成を持つグリーンシート、また
は快削性セラミックのグリーンシートを１層、または複
数層、必要な厚みとなるまで重ね、これを焼成して一体
に形成することができる（図１５（ii））。

【００４８】ついで圧電振動板６４と先端プレート６
９、７０の先端に導電層７３を形成し、また圧電振動板
６４と後端プレート６５、６６の後端面、及び表面の一
部に外部装置との接続端子となる導電層７８を形成する
（図１５（iii））。このように構成された振動板を前
述と同様に基板１０に接着剤等で固定して一定のピッチ
で歯割りすればよい。

【００４９】図１６は、圧電振動板の他の実施例を、そ
の製造工程で示すもので、前述と同様に圧電材料６０と
導電層６１、６２を交互に積層した圧電振動板６４の先
端側から後端プレート６５、６６との境界線上まで一方
の導電層６１と同一の極となる外部電極６７、６７を形
成する（図１６（i））。

【００５０】振動板６４の表面、及び裏面に、先端側に
先端プレート８５、８６を、また後端側に後端プレート
８７、８８を固定する。そしてこの実施例においては、
これら各プレート８５、８６、８７、８８は、圧電材料
のグリーンシート９１、９３、９５、９７と、圧電振動
板と同様に導電層９０、９２、９４、９６とを交互に積
層を形成して、焼成することにより構成されている。

【００５１】なお、後端プレート８７、８８に埋め込む
導電層９４、９６は、外部導電層７５と７７との短絡を
防止するために、端部から一定の距離ｇだけ内側寄りに
形成したり、また途中で切れ目を設けられている。

【００５２】このようにセラミックのグリーンシートだ
けではなく、導電層をも埋め込むことにより、焼成時の
収縮度合を圧電振動板６４と同程度とすることができる
ため、歪みや反りを非常に小さくなる。そして、必要に
応じて端面を切り揃える（図１６（ii））。

【００５３】ついで圧電振動板６４と先端プレート８
５、８６の先端に導電層７３を形成し、また圧電振動板
６４と後端プレート８７、８８の後端面、及び表面の一
部に外部装置との接続端子となる導電層７８を形成する
（図１６（iii））。

【００５４】このように構成された振動板を前述と同様
に基板１０に接着剤等で固定して一定のピッチで歯割り
すればよい

【００５５】図１７は、上述の工程により構成された圧
電振動板を使用したインクジェット式記録ヘッドの断面
構造を示すものであって、先端プレート８５、８６、圧
電振動板６４の先端に形成された導電層７３を介して島
上部分４９に当接し、また後端プレート８７に形成され
た導電層７５、７８の部分で外部接続するケーブル８２
と固定されている。そして、前述したように先端プレー
ト８５、８６、後端プレート８７、８８には導電層が埋
め込まれているため、圧電振動板６４に反りや歪みがな
くなる。この結果、圧電振動板の厚み、実質的には圧電
材料６０の層厚を薄くしても十分な精度を出すことがで
き、記録ヘッドの小型化と、低電圧駆動が可能となる。

【００５６】なお、上述の実施例においては圧電プレー
トの両面に固定された先端プレート、及び後端プレート
に導電層を埋め込む場合について説明したが、図１に示
したような圧電プレートの片面にだけ先端プレート、及
び後端プレートをセラミックの焼成で形成する場合に
も、導電層を埋め込むことにより歪みや反りを防止でき
ることは明らかである。

【００５７】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、圧電
振動子の先端部を導電層を有しない不活性部となしてそ
の少なくとも一面に、先端と一致させるようにして加圧
補助用の先端プレートを取付けるようにしたので、イン
ク滴を吐出させるべく圧力室をインク滴吐出方向に長く
形成した場合でも、その上を覆う振動板をその長手方向
にわたって広く均一に押圧して平行に変位させることに
より、変位の少ない圧電振動子の変位をもって圧力室内
のインクを効率よく加圧することができる。

【００５８】しかも成形に際しては、圧電プレートの先
端にこのプレートを積層した上で、このプレートを含め
て圧電プレートを所定の巾で歯割りするようにしたの
で、各圧電振動子の先端に加圧補助用の先端プレートを
簡単に設けることができるばかりでなく、このプレート
により焼成前の圧電プレートを補強して、圧電振動子を
より精度よく成形することができる。またさらに、この
圧電プレートの先端ばかりでなくその後端にもプレート
を設けるようにしたので、切り分けた各圧電振動子をこ
の後端プレートにより結合保持することができるばかり
でなく、この部分を利用して保持部材への取付けをきわ
めて容易に行わせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す圧電振動子組立体の斜
視図である。

【図２】同上組立体を組付けたインクジェット記録ヘッ
ドの一例を示す断面図である。

【図３】（ａ）乃至（ｅ）は同上組立体の製造工程を示
した図である。

【図４】圧電振動子の歯割り装置について示した斜視図
である。

【図５】本発明の第２の実施例について示したもので、
（ａ）は先後端プレート形成層、（ｂ）は圧電プレート
形成層、（ｃ）はこれらを積層した図である。

【図６】本発明の他の実施例を示す圧電プレートの斜視
図である。

【図７】同上プレートの成形方法を示した斜視図であ
る。

【図８】本発明のさらに別の実施例を示した斜視図であ
る。

【図９】本発明のさらに別の実施例を示す圧電振動子組
立体の斜視図である。

【図１０】本発明の他の実施例を示す圧電振動子組立体
の斜視図で、同図（イ）、（ロ）はそれぞれ表裏から見
た構造を、また同図（ハ）は、先端側から見た図をそれ
ぞれ示す。

【図１１】同上圧電振動子組立体を整形方法を示す斜視
図である。

【図１２】同上圧電振動子組立体が組み込まれたインク
ジェット式記録ヘッドの一実施例を、圧電振動子組立体
のダミー振動子、及び圧電振動子が見える位置で示す断
面図である。

【図１３】本発明の圧電振動子組立体の他の実施例を示
す斜視図である。

【図１４】同上圧電振動子組立体を歯割りした状態を示
す斜視図である。

【図１５】図（i）乃至（iii）は、それぞれ同上圧電振
動子組立体の製造工程を示す図である。

【図１６】図（i）乃至（iii）は、それぞれ圧電振動子
組立体の他の実施例をその製造工程でもって示す図であ
る。

【図１７】同上圧電振動子組立体を使用したインクジェ
ット式記録ヘッドの構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 圧電振動子組立体 ２、２２ 圧電プレート ３、２３ 圧電振動子 ４、２４ 不活性部 ５、２５ 活性部 ６、２６ 先端プレート ７、２７ 後端プレート １０ 金属プレート ２８ 側部プレート ４０ 流路形成部材 ４１ ノズルプレート ４７ 振動板 ５１ 位置決め保持ブロック

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも先端部分を不活性領域として
   残し、他の部分に導電層を積層した圧電プレートを多数
   の圧電素子に歯割りして、該圧電素子の上記不活性領域
   の少なくとも一面に、該圧電素子の先端と一致させるよ
   うにして加圧補助用の先端プレートを重合させたことを
   特徴とするインクジェット記録ヘッド用の圧電駆動体。
2. 【請求項２】 上記圧電素子の上記不活性領域の両面
   に、該圧電素子の先端と一致させるようにして加圧補助
   用の先端プレートを重合させたことを特徴とする請求項
   １記載のインクジェット記録ヘッド用の圧電駆動体。
3. 【請求項３】 上記加圧補助用プレートの後面を後方に
   傾斜させたことを特徴とする請求項１または２記載のイ
   ンクジェット記録ヘッド用の圧電駆動体。
4. 【請求項４】 上記圧電プレートの先端部と後端部に導
   電層を有しない不活性領域を形成するとともに、上記両
   不活性領域の少なくとも一面に、加圧補助用の先端プレ
   ートと圧電素子結合用の後端プレートを重合させたこと
   を特徴とする請求項１記載のインクジェット記録ヘッド
   用の圧電駆動体。
5. 【請求項５】 上記圧電プレートの両側に、上記先端プ
   レートと上記後端プレートと一体の側部プレートを重合
   させたことを特徴とする請求項４記載のインクジェット
   記録ヘッド用の圧電駆動体。
6. 【請求項６】 前記圧電素子の上記不活性領域の表面、
   及び裏面に、該圧電素子の先端と一致させるようにして
   加圧補助用の先端プレートを重合させ、また両側部に位
   置する前記圧電素子の表面、及び裏面に後端プレートと
   一体の側部プレートを固定したことを特徴とする請求項
   ４または５に記載のインクジェット記録ヘッド用の圧電
   駆動体。
7. 【請求項７】 前記先端プレート、及び後端プレートの
   少なくとも一方がセラミックの焼成により構成されてい
   る請求項１乃至６の１に記載のインクジェット記録ヘッ
   ド用の圧電駆動体。
8. 【請求項８】 前記先端プレート、及び後端プレートの
   少なくと一方に導電層が埋め込まれている請求項１乃至
   ６の１に記載のインクジェット記録ヘッド用の圧電駆動
   体。
9. 【請求項９】 上記圧電プレートに重合する上記プレー
   トを快削性セラミックス材により成形したことを特徴と
   する請求項１乃至８の１に記載のインクジェット記録ヘ
   ッド用の圧電駆動体。
10. 【請求項１０】 上記後端プレートの上面に、上記圧電
    素子を保持ブロックの取付け孔内に傾斜なく保持させる
    ための、該後端プレートより面積の大きなプレートを固
    定したことを特徴とする請求項４乃至９の１に記載のイ
    ンクジェット記録ヘッド用の圧電駆動体。
11. 【請求項１１】 前記圧電素子の先端からの表面に外部
    導電層を形成するとともに、該圧電素子の少なくとも一
    面に、その先端と一致させるようにして加圧補助用の先
    端プレートを前記外部導電層の上に重合させ、前記外部
    導電層と前記圧電素子の一方の極となる導電層とを接続
    する導電層を前記圧電素子、及び前記先端プレートの先
    端に形成したこと特徴とする請求項１、２、４乃至６の
    １に記載のインクジェット記録ヘッド用の圧電駆動体。
12. 【請求項１２】 前記後端プレートの表面に、前記圧電
    素子の表面に形成された外部導電層と接続する導電層
    と、前記圧電素子の後端と接続する導電層とが形成さ
    れ、これら導電層を介してケーブルに接続する請求項４
    乃至６の１に記載のインクジェット記録ヘッド用の圧電
    駆動体。
13. 【請求項１３】 少なくとも先端部が不活性領域となる
    ように圧電材料に導電材料を積層して圧電プレートを形
    成する工程と、 上記不活性領域の少なくとも一面に、上記圧電プレート
    の先端に合わせるようにして加圧補助用の先端プレート
    を積層する工程と、 上記先端プレートを含めて上記圧電プレートを所定の巾
    で歯割りして複数の圧電素子を形成する工程と、 からなるインクジェット記録ヘッド用圧電駆動体の製造
    方法。
14. 【請求項１４】 先端部と後端部が不活性領域となるよ
    うに圧電材料に導電材料を積層して圧電プレートを形成
    し、ついで上記両不活性領域の少なくとも一面に、加圧
    補助用の先端プレートと圧電素子結合用の後端プレート
    を積層するようにした請求項１３記載のインクジェット
    記録ヘッド用圧電駆動体の製造方法。
15. 【請求項１５】 上記圧電材料と上記導電材料とにより
    積層成形した上記圧電プレートの少なくとも先端部の不
    活性領域に、快削性セラミックス材よりなるプレートを
    積層し、ついでこれらを焼結により一体化するようにし
    た請求項１３または１４記載のインクジェット記録ヘッ
    ド用圧電駆動体の製造方法。
16. 【請求項１６】 上記圧電材料と上記導電材料とにより
    上記圧電プレートを積層成形して焼成し、ついで該圧電
    プレートの上に、ペースト状の快削性セラミックス材に
    より成形し焼成したプレートを重合して一体とするよう
    にした請求項１３または１４記載のインクジェット記録
    ヘッド用圧電駆動体の製造方法。
17. 【請求項１７】 上記圧電材料と上記導電材料とにより
    積層形成した圧電プレート成形用積層体の上記不活性領
    域の少なくとも一面に、上記先端プレートと上記後端プ
    レートとを一体となしたプレート成形層を略上記圧電プ
    レートの長さに相当するピッチ間隔をもって積層し、つ
    いで上記プレート成形材の上記先端プレートと上記後端
    プレートとを区画する線を境として上記積層体を分割す
    るようにした請求項１４記載のインクジェット記録ヘッ
    ド用圧電駆動体の製造方法。
18. 【請求項１８】 上記圧電材料の一部に設けた基準部を
    基準として、該圧電材料上に２種の内部電極パターンを
    互いに重ね合せるようにして上記圧電プレート成形用積
    層体を形成するようにした請求項１３または１７記載の
    インクジェット記録ヘッド用圧電駆動体の製造方法。
19. 【請求項１９】 少なくとも両側から上記内部電極が露
    出しないように上記圧電プレート成形用積層体を成形す
    るようにした請求項１３または１７記載のインクジェッ
    ト記録ヘッド用圧電駆動体の製造方法。
20. 【請求項２０】 圧電材料と導電材料により形成した圧
    電プレート成形用積層体の不活性領域の一面に、長手方
    向には、上記先端プレートと上記後端プレートを一体と
    したプレート成形材を略上記圧電プレートの長さに相当
    するピッチ間隔をもって積層し、巾方向には、側部プレ
    ートの略２倍の巾を有するプレート成形材を上記圧電プ
    レートの巾に相当するピッチ間隔をもって積層し、つい
    で、上記プレート成形材の上記先端プレートと上記後端
    プレートを区画する線を境として上記積層体を長手方向
    に分割するとともに、上記プレート成形材の上記側部プ
    レートを略２分する線を境として上記積層体を巾方向に
    分割して複数の圧電プレートを成形するようにした請求
    項１４記載のインクジェット記録ヘッド用圧電駆動体の
    製造方法。
21. 【請求項２１】 圧電材料と導電材料により形成した圧
    電プレート成形用積層体の不活性領域の表面及び裏面の
    二面に、長手方向には、上記先端プレートと上記後端プ
    レートを一体としたプレート成形材を略上記圧電プレー
    トの長さに相当するピッチ間隔をもって積層し、巾方向
    には、側部プレートの略２倍の巾を有するプレート成形
    材を上記圧電プレートの巾に相当するピッチ間隔をもっ
    て積層し、ついで、上記プレート成形材の上記先端プレ
    ートと上記後端プレートを区画する線を境として上記積
    層体を長手方向に分割するとともに、上記プレート成形
    材の上記側部プレートを略２分する線を境として上記積
    層体を巾方向に分割して複数の圧電プレートを成形する
    ようにした請求項１４記載のインクジェット記録ヘッド
    用圧電駆動体の製造方法。
22. 【請求項２２】 圧電プレート上の上記先端プレートの
    後端縁と，後端不活性領域のほぼ前縁を結ぶ線を境とし
    て，上記圧電プレートの先端部側を所定の幅で歯割りし
    て複数の圧電素子を形成するようにした請求項１３，ま
    たは１４記載のインクジェット記録ヘッド用圧電駆動体
    の製造方法。
23. 【請求項２３】 圧電材料に導電材料を積層して圧電プ
    レートを形成する工程と、 前記圧電プレートの表面に先端にまで延びる外部導電層
    を形成する工程と、 前記外部導電層を挟んで前記圧電プレートの先端に合わ
    せるようにして加圧補助用の先端プレートを少なくとも
    一面積層し、上記導電材料と外部導電層を接続する導電
    膜を前記圧電プレートの先端、及び先端プレートの先端
    に形成する工程と前記先端プレートと、圧電プレートと
    を所定の幅で歯割りして複数の圧電振動子を形成する工
    程とを有する請求項１３または１４記載のインクジェッ
    ト記録ヘッド用の圧電駆動体の製造方法。
24. 【請求項２４】 前記先端プレートがセラミックのグリ
    ーンシートを複数層所定の厚さまで積層する工程と、前
    記積層されたグリーンシートを焼成する工程とを含む請
    求項１３、１４、２３の１に記載のインクジェット用の
    圧電駆動体の製造方法。
25. 【請求項２５】 前記先端プレート、及び後端プレート
    には、導電層が形成されている請求項２４記載のインク
    ジェット記録ヘッド用の圧電駆動体の製造方法。