JPH08108534A - インクジェットヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 多チャンネルインクジェットヘッドにおける
電極の取出しを容易にし、組立て工程の簡略化、生産効
率、歩留りの向上を図る。 【構成】 ２列の圧電素子列４，４の各圧電素子７，７
の両端面にはそれぞれ端面電極２８，２９が形成され、
各圧電素子列４，４の対向する端面側の端面電極２９，
２９が基板３上の共通電極２４に接続され、対向しない
端面側の端面電極２８，２８が基板３上に設けられた個
別電極２２に接続され、基板３上の個別電極２２は複数
の圧電素子７の列設方向と直交する方向に形成された分
割溝２１にて各圧電素子７毎に分割されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットヘッド
及びその製造方法に関し、特にオンデマンド型インクジ
ェットヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録方式は、ヘッドを記
録紙上に接触することなく記録することができると共
に、記録プロセスが非常に単純であることやカラー記録
にも適することなどから注目されている。従前、このイ
ンクジェット記録方式として種々の方式が提案されてい
るが、現在では、記録信号が入力されたときにのみイン
クを吐出する所謂ドロップオンデマンド（ＤＯＤ）方式
が主流になっている。そして、ＤＯＤ方式の中には、所
謂バブルジェット方式とピエゾアクチュエータ方式があ
る。

【０００３】前者のバブルジェット方式は、熱エネルギ
ーによってインク中に発生するバブルを利用するもので
あり、例えば特公昭６１−５９９１３号公報に記載され
ているように、インク流路中にアクチュエータに相当す
るヒータを配設し、このヒータでインクを直接瞬間加熱
することでヒータ表面にバブルを発生させ、このときの
インク流路内の圧力上昇によってインクを液滴化してノ
ズルから飛翔させる方式である。この方式では、ヒータ
加熱のための通電時間は５〜１０μsecであり、ヒータ
表面温度は３００℃にまで達する。

【０００４】このバブルジェット方式は、アクチュエー
タに相当するヒータが非常に小さく、ヘッドの高集積
化、小型化が容易であるという利点を有する反面、ヒー
タによる基板温度の上昇があるために、繰り返し駆動周
波数をあまり高くできず、また、ヒータによって直接イ
ンクを加熱するために、使用できるインクの種類が制約
されるという欠点がある。

【０００５】これに対して、後者のピエゾアクチュエー
タ方式には、例えば特公昭６０−８９５３号公報に記載
されているように、液室を形成する容器の壁面にノズル
を形成し、このノズルに対向して液室内に圧電素子を配
設し、この圧電素子を駆動することによってノズル領域
に動圧を生じさせて、インクを液滴化してノズルから飛
翔させる方式（以下「第１方式」という。）と、例えば
特開平３−１０８４６号公報に記載されているように、
加圧液室を構成する壁面を変形可能な構造として、この
変形可能な壁面の外側に圧電素子を設け、この圧電素子
を用いて加圧液室の壁面を変形させてその内容積を変化
させることで、インクに圧力を与えて液滴化してノズル
から飛翔させる方式（以下「第２方式」という。）があ
る。このピエゾアクチュエータ方式では、圧電素子前面
のノズル領域あるいは加圧液室のパルス的な圧力上昇が
必要であり、圧電素子に印加される電圧波形は数μsec
〜数１０μsecの立ち上がり時間に設定され、インクの
補給は圧電素子の変位を元に戻すことによって行われ
る。

【０００６】このピエゾアクチュエータ方式の内の液室
内に圧電素子を配設する第１の方式にあっては、圧電素
子がインクに直接接触するという問題は解消されていな
いが、加圧液室を設けて圧電素子でその加圧液室の変形
可能な壁面を変形させる第２の方式にあっては、圧電素
子がインクに直接接触せず、さらに、圧電素子の発熱も
無視できるため、使用するインク種類の制約がないとい
う利点がある反面、多チャンネル化（ここで、「チャン
ネル」とは、それぞれ１個の圧電素子、加圧液室及びノ
ズルから構成される部分をいう。）が難しいという欠点
がある。

【０００７】従来、第２のピエゾアクチュエータ方式に
おいて、多チャンネル化を図ったインクジェットヘッド
としては、例えば特開平４−１６３５３号公報に開示さ
れているように、圧電材からなるグリーンシートを焼結
して形成した基板となる下側圧電素子プレート上に下側
導電体層を設け、この下側導電体層上に駆動用圧電素子
となる上側圧電素子プレートを設け、更にこの上側圧電
素子プレート上に上側導電体層を設けた積層体を形成
し、この積層体を上側導電体層から下側導電体層までの
深さで切断加工して上下面に導電体層を有する２つの圧
電素子プレートに分割し、更にこの２つの圧電素子プレ
ートを前記切断方向と直交する方向で切断加工して多数
の圧電素子に分割することで、列設された複数の圧電素
子からなる圧電素子列を２列配列し、これら圧電素子列
の上面、すなわち上側導電体膜上面にノズルに連通する
加圧液室を配置したものがある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに基板上に列設された複数の圧電素子からなる２つの
圧電素列を配置したインクジェットヘッドにおいては、
個々の圧電素子の電極間に所定の駆動パルスを印加する
ために、それらの電極を外部の共通電極や駆動用個別電
極に接続しなければならないが、高集積するほど外部の
電極との接続が困難になる。

【０００９】特に、上述した従来のインクジェットヘッ
ドのように、１枚の圧電素子プレートを２枚の圧電素子
プレートに分割し、更にこれら２枚の圧電素子プレート
を個々の圧電素子に切断加工した後、個々の圧電素子に
外部の電極を接続することは極めて困難であり、圧電素
子として積層型圧電素子を用いる場合にはその電極接続
作業が一層困難になる。

【００１０】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であり、多チャンネル（マルチノズル）のインクジェッ
トヘッドにおける電極の取出しを容易にし、組立て工程
の簡略化、生産効率、歩留りの向上を図ることを目的と
する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１のインクジェットヘッドは、基板上に所定
のピッチで列設された複数の圧電素子からなる圧電素子
列を少なくとも２列配列したインクジェットヘッドにお
いて、前記２列の圧電素子列の各圧電素子の両端面には
それぞれ端面電極が形成され、各圧電素子列の対向する
端面側の端面電極が前記基板上の各圧電素子列間に設け
られた共通電極に接続され、各圧電素子列の対向しない
端面側の端面電極が前記基板上に設けられた個別電極に
接続され、この基板上の個別電極は前記複数の圧電素子
の列設方向と直交する方向に形成された分割溝にて各圧
電素子毎に分割されている構成とした。

【００１２】請求項２のインクジェットヘッドは、上記
請求項１のインクジェットヘッドにおいて、前記基板上
には各圧電素子列間に前記複数の圧電素子の列設方向に
前記分割溝より深い共通溝が形成され、この共通溝内に
前記共通電極が形成されている構成とした。

【００１３】請求項３のインクジェットヘッドの製造方
法は、基板上に列設された複数の圧電素子からなる圧電
素子列を少なくとも２列配列したインクジェットヘッド
の製造方法において、基板上に予め個別電極用パターン
を形成し、それぞれ両端面に端面電極を形成した２枚の
圧電素子プレートを前記基板上に並列に独立して接合し
た後、これら２枚の圧電素子プレート及び基板上の個別
電極用パターンを所定のピッチで同時に切断加工して、
前記２枚の圧電素子プレートをそれぞれ各圧電素子列を
構成する前記複数の圧電素子に分割すると同時に、前記
基板上の個別電極用パターンを各圧電素子毎の個別電極
に分割する。

【００１４】請求項４のインクジェットヘッドの製造方
法は、上記請求項３のインクジェットヘッドの製造方法
において、前記２枚の圧電素子プレート及び基板上の個
別電極用パターンを所定のピッチで同時に切断加工した
後、２つの圧電素子列間にその各圧電素子の対向する端
面電極に接続する共通電極となる導電性部材を接合又は
塗布する。

【００１５】請求項５のインクジェットヘッドの製造方
法は、上記請求項３のインクジェットヘッドの製造方法
において、前記基板上には予め前記複数の圧電素子の列
設方向に共通電極用パターンが形成されている構成とし
た。

【００１６】請求項６のインクジェットヘッドの製造方
法は、上記請求項５のインクジェットヘッドの製造方法
において、前記基板上には予め前記圧電素子プレートの
切断加工時に分割されない深さの共通溝が形成され、こ
の共通溝内に前記共通電極用パターンが形成されている
構成とした。

【００１７】請求項７のインクジェットヘッドの製造方
法は、上記請求項３乃至６のいずれかのインクジェット
ヘッドの製造方法において、各圧電素子プレートをノズ
ルピッチの２倍のピッチで切断する構成とした。

【００１８】

【作用】請求項１のインクジェットヘッドは、２列の圧
電素子列の各圧電素子の両端面にそれぞれ端面電極を形
成し、各圧電素子列の対向する端面側の端面電極を基板
上の各圧電素子列間に設けた共通電極に接続し、各圧電
素子列の対向しない端面側の端面電極を基板上に複数の
圧電素子の列設方向と直交する方向に形成された分割溝
にて各圧電素子毎に分割された個別電極に接続したの
で、予め基板上に個別電極用パターンを形成しておき、
圧電素子プレートを切断加工して個々の圧電素子に分割
するときに個別電極用パターンを分割して各圧電素子の
端面電極を接続する個別電極とすることができ、個別電
極の取出しが簡単になる。

【００１９】請求項２のインクジェットヘッドは、上記
請求項１のインクジェットヘッドにおいて、基板上には
各圧電素子列間に複数の圧電素子の列設方向に分割溝よ
り深い共通溝を形成し、この共通溝内に共通電極を形成
しているので、個々の圧電素子及び個別電極に分割する
ときに分割されない共通電極を確保でき、個別電極抱け
でなく共通電極の取出しも簡単になる。

【００２０】請求項３のインクジェットヘッドの製造方
法は、基板上に予め個別電極用パターンを形成し、それ
ぞれ両端面に端面電極を形成した２枚の圧電素子プレー
トを基板上に並列に独立して接合した後、これら２枚の
圧電素子プレート及び基板上の個別電極用パターンを所
定のピッチで同時に切断加工して、２枚の圧電素子プレ
ートをそれぞれ各圧電素子列を構成する複数の圧電素子
に分割すると同時に、基板上の個別電極用パターンを各
圧電素子毎にその端面電極を接続する個別電極に分割す
るので、個別電極の取出しが簡単になる。

【００２１】請求項４のインクジェットヘッドの製造方
法は、上記請求項３のインクジェットヘッドの製造方法
において、２枚の圧電素子プレート及び基板上の個別電
極用パターンを所定のピッチで同時に切断加工した後、
２つの圧電素子列間に共通電極となる導電性部材を接合
又は塗布することで、簡単に共通電極を確保でき、共通
電極の取出しも簡単になる。

【００２２】請求項５のインクジェットヘッドの製造方
法は、上記請求項３のインクジェットヘッドの製造方法
において、基板上には予め複数の圧電素子の列設方向に
共通電極用パターンを形成したので、切断加工によって
分割された共通電極用パターン上に導電性部材を接合又
は塗布することで、共通電極を容易に外部に引出すこと
ができる。

【００２３】請求項６のインクジェットヘッドの製造方
法は、上記請求項５のインクジェットヘッドの製造方法
において、基板上には予め圧電素子プレートの切断加工
時に分割されない深さの共通溝を形成し、この共通溝内
に共通電極用パターンを形成したので、共通電極の取出
しが一層容易になる。

【００２４】請求項７のインクジェットヘッドの製造方
法は、上記請求項３乃至６のいずれかのインクジェット
ヘッドの製造方法において、各圧電素子プレートをノズ
ルピッチの２倍のピッチで切断したので、各圧電素子列
の圧電素子を駆動パルスを印加する駆動部圧電素子と液
室を固定する固定部圧電素子とし、かつ駆動部圧電素子
を交互配置することができて、ヘッドの高集積化を図る
ことができる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照して
説明する。図１は本発明の一実施例を示すインクジェッ
トヘッドの外観斜視図、図２は図１の分解斜視図、図３
は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図４は図１のＢ−Ｂ線
に沿う断面図である。

【００２６】このインクジェットヘッドは、アクチュエ
ータユニット１と、このアクチュエータユニット１上に
接合された液室ユニット２とからなる。アクチュエータ
ユニット１は、基板３上に複数の圧電素子を列設してな
る２列の圧電素子列４，４及びこれら２列の圧電素子列
４，４を取り囲むフレーム５を接着剤６によって接合し
ている。圧電素子列４は、インクを液滴化して飛翔させ
るための駆動パルスが与えられる複数の圧電素子（これ
を「駆動部圧電素子」という。）７，７…と、駆動部圧
電素子７，７間に位置し、駆動パルスが与えられずに単
に第１液室固定部材となる複数の圧電素子（これを「固
定部圧電素子」という。）８，８…とを交互に配列した
バイピッチ構造としている。

【００２７】液室ユニット２は、ダイアフラム部１１を
形成した振動板１２上に、加圧液室流路等を形成する感
光性樹脂フィルム（ドライフィルムレジスト）からなる
液室流路形成部材１３を接着し、この液室流路形成部材
１３上に複数のノズル１５を形成したノズルプレート１
６を接着してなり、これら振動板１２、液室流路形成部
材１３及びノズルプレート１６によって、圧電素子列４
の各駆動部圧電素子７，７…に対向するダイヤフラム部
１１を有するそれぞれ略独立した複数の加圧液室１７を
形成し、かつノズル１５，１５…を圧電素子列４の各駆
動部圧電素子７，７…に対向して配列している。そし
て、この液室ユニット２はその振動板１２が接着剤１８
によってアクチュエータユニット１上に高い剛性で接合
されている。

【００２８】ここで、アクチュエータユニット１の基板
３は、厚さ０．５〜５mm程度で、しかも圧電素子に似た
材質のものからなり、圧電素子と共に例えばダイヤモン
ド砥石による切削が可能なものであることが好ましく、
この実施例ではセラミックス基板を用いている。

【００２９】この基板３上の圧電素子の列設方向と直交
する方向の両端部には各圧電素子列４，４の個々の駆動
部圧電素子７及び固定部圧電素子８の対向しない端面側
を接続する分割溝２１で分割された個別電極２２，２２
…が形成されていると共に、各圧電素子列４，４間で前
記分割溝２１と直交する方向（圧電素子の列設方向）
に、この分割溝２１よりも深い共通溝２３が形成され、
この共通溝２３には各圧電素子列４，４の個々の駆動部
圧電素子７及び固定部圧電素子８の対向する端面側を接
続する共通電極２４が形成されている。また、この基板
３の端部に形成したインク供給孔３ａにはインク供給パ
イプ２５が接続される。

【００３０】圧電素子列４を構成する駆動部圧電素子７
及び固定部圧電素子８としては、１０層以上の積層型圧
電素子を用いている。この積層型圧電素子は、例えば図
３に示すように、厚さ２０〜５０μｍ／１層のＰＺＴ
（＝Ｐb（Ｚr・Ｔi）Ｏ₃）２６と、厚さ数μｍ／１層の
銀・パラジューム（ＡgＰd）からなる内部電極２７とを
交互に積層したものである。厚さ２０〜５０μｍ／１層
の積層型とすることによって駆動電圧の低電圧化を図
れ、例えば２０〜５０Ｖのパルス電圧で圧電素子の電界
強度１０００Ｖ／mmを得ることができる。なお、圧電素
子として用いる材料は上記に限られるものでなく、一般
に圧電素子材料として用いられるＢaＴiＯ₃、ＰbＴi
Ｏ₃、（ＮaＫ）ＮbＯ₃等の強誘電体などを用いることも
できる。

【００３１】そして、各圧電素子列４の駆動部圧電素子
７の両端面には多数の内部電極２７，２７を１層おきに
接続したＡgＰdからなる端面電極２８，２９を設け、各
圧電素子列４，４の各駆動部圧電素子７の対向する端面
側の端面電極２９，２９…を基板３上の共通電極２４に
導電性接着剤３１を介して接続し、各圧電素子列４，４
の各駆動部圧電素子７の対向しない端面側の端面電極２
８，２８…を基板３上の個別電極２２，２…に導電性接
着剤３２を介して接続している。各個別電極２２，２２
…及び共通電極２４にはＦＰＣケーブル３３が接続され
て、駆動電圧を与えられることによって積層方向に電界
が発生して、駆動部圧電素子７には積層方向の伸びの変
位が生起される。なお、固定部圧電素子８についても製
造工程上駆動部圧電素子７と同様に電極が設けられてい
るが、駆動パルスを印加しない構成（駆動部圧電素子７
のみを選択的に駆動する構成）になっている。

【００３２】フレーム５は、図２に示すように、樹脂、
セラミックス、金属等からなる板状部材に圧電素子列
４，４に対応する透孔部５ａ，５ｂを穿設して形成して
いると共に、端部には基板３のインク供給孔３ａに対応
するインク供給孔５ｃが形成されている。

【００３３】次に、液室ユニット２の振動板１２は、図
３に示すように下側液室流路形成部材１３側は平坦面と
し、圧電素子列４側はそれぞれ厚みの異なるダイアフラ
ム領域１２ａ、接合領域１２ｂ及び逃げ領域１２ｃを形
成して、圧電素子列４の駆動部圧電素子７，７…に対応
してダイアフラム部１１を形成したものである。

【００３４】液室流路形成部材１３は、振動板１２上面
とノズルプレート１６との間に位置して加圧液室１７の
流路等を形成するものであり、その製造工程から下側液
室流路形成部材４０及び上側液室流路形成部材４１で構
成している。

【００３５】下側液室流路形成部材４０は、振動板１２
上面に接着された感光性樹脂フィルムからなり、図２に
示すように上側液室流路形成部材４１と相俟って圧電素
子列４の各駆動部圧電素子７，７…に対応して各々独立
した加圧液室１７の流路を形成すると共に、各加圧液室
１７へのインク供給路を兼ねた流体抵抗部４２を形成す
る多数の内側隔壁部４３と、加圧液室１７，１７…の周
囲に共通インク流路４４を形成する外周隔壁部４５とか
らなる。なお、内側隔壁部４３は圧電素子列４，４が２
列形成されていることに対応して２列形成され、各列の
間も共通インク流路４４としている。上側液室流路形成
部材４１は、下側液室流路形成部材４０と略同様の構成
であるが、下側液室流路形成部材４０の流体抵抗部４２
に相当する部分がない点で異なる。

【００３６】ノズルプレート１６にはインク滴を飛翔さ
せるための微細孔である多数のノズル１５が形成されて
おり、このノズル１５の径はインク滴出口側の直径で３
５μｍ以下に形成し、かつノズル１５は加圧液室１７の
中心近傍に対応する位置に設けている。このノズルプレ
ート１６はＳi、金属材料等によって形成している。

【００３７】そして、このインクジェットヘッドにおい
ては、各圧電素子列４，４の駆動部圧電素子７，７…を
千鳥状に配置する、すなわち、ノズル配列方向（圧電素
子の列設方向）と直交する方向で見ると、一方の圧電素
子列４の駆動部圧電素子７と他方の圧電素子列４の固定
部圧電素子８とが同列に、一方の圧電素子列４の固定部
圧電素子８と他方の圧電素子列４の駆動部圧電素子７が
同列になるように使用し、これに応じて各列のダイアフ
ラム部１１，１１…、加圧液室１７，１７…及びノズル
１５，１５…が千鳥状になるように設けて、ノズルの配
列ピッチを高集積化している。

【００３８】次に、このインクジェットヘッドの製造工
程について説明する。このインクジェットヘッドは、予
めアクチュエータユニット１と液室ユニット２とを別々
に組付けた後、両ユニット１，２を接着接合して製造し
ている。このような製造工程を採用することによって、
両ユニット１，２の良品同士を選んで組み付けることが
できて歩留りが向上すると共に、加工組付け工程で塵埃
が発生しやすいアクチュエータユニット１と、塵埃の付
着を完全に避けたい液室ユニット２とを別々の工程で組
付けることができるので、完成したインクジェットヘッ
ドの品質自体が向上する。以下、具体的に説明する。

【００３９】先ず、アクチュエータユニット１の加工及
び組付け工程は、次のとおりである。すなわち、図５に
示すように、基板３には予めインク供給孔３ａを形成す
ると共に、後述する２枚の圧電素子プレート６５，６５
を接合位置間に、圧電素子の列設方向に沿って共通溝２
３を形成する。この共通溝２３は、圧電素子プレート６
５等の切断加工時の切込み溝である分割溝２１よりも深
く形成する。そして、基板３の両側部分に個別電極２２
を形成するための個別電極用パターン６１，６１を形成
すると共に、共通溝２３内及びその近傍に沿って共通電
極用パターン６２を形成する。これらの個別電極用パタ
ーン６１及び共通電極用パターン６２は導電性材料、例
えばＮi・Ａuを蒸着して形成したものである。

【００４０】そして、図６及び図７に示すように、両端
面に前記端面電極２８，２９を形成するための端面電極
６３，６４を形成した２枚の積層型圧電素子をプレート
状に形成した圧電素子プレート６５，６５を、位置決め
治具を用いて基板３上に所定の間隔を置いて並列に独立
して接着接合する。その後、２枚の圧電素子プレート６
５，６５の対向しない側の端面電極６３，６３を基板３
上の各個別電極用パターン６１，６１に導電性接着剤等
の導電性部材６６にて電気的に接続すると共に、２枚の
圧電素子プレート６５，６５の対向する端面電極６４，
６４を基板３上の共通電極用パターン６２に導電性接着
剤等の導電性部材６７にて電気的に接続する。

【００４１】次いで、図８及び図９に示すように、ダイ
ヤモンド砥石をセットしたダイサー等によって、２枚の
圧電素子プレート６５，６５を、その端面電極６３，６
４と直交する方向に所定のピッチで切断して、駆動部圧
電素子７又は固定部圧電素子８となる個々の圧電素子６
８，６８…を分割形成し、同時に端面電極６３，６４を
個々の圧電素子６８，６８…毎に分割して端面電極２
８，２９とする。

【００４２】このとき、基板３に所定の深さまで切込ん
で分割溝２１を入れて切断することによって、個々の圧
電素子６８，６８…を完全に独立させると共に、基板３
上の個別電極用パターン６１，６１を個々の圧電素子６
８，６８…毎に分割して、個別電極２２，２２…を形成
する。この個別電極２２，２２…は分割された個々の圧
電素子６８，６８…の対向しない端面側の端面電極２
８，２８…と接続されたままである。

【００４３】一方、基板３上の共通電極用パターン６２
はその一部が個々の圧電素子６８，６８…毎に分割され
るが、基板３の共通溝２３にまで分割溝２１が達しない
ので、共通電極用パターン６２は共通溝２３を通じて２
列の圧電素子６８，６８…の対向する端面側のすべての
端面電極と接続されたままである。したがって、この電
極用パターン６２を共通電極２４として用いることによ
って、簡単に２列の圧電素子６８，６８の対向する端面
電極２９，２９に接続された共通電極２４を確保するこ
とができる。

【００４４】このように、ここでは、基板上に予め個別
電極用パターン６１を形成すると共に、接合される各圧
電素子プレート間に予め切断加工時に分割されない深さ
の共通溝２３を形成し、この共通溝２３に共通電極用パ
ターン６２を形成しておき、この基板３上にそれぞれ両
端面に端面電極６３，６４を形成した２枚の圧電素子プ
レート６５，６５を並列に独立して接合した後、これら
２枚の圧電素子プレート６５，６５及び基板３上の個別
電極用パターン６１，６１を所定のピッチで同時に切断
加工して、２枚の圧電素子プレート６５，６５をそれぞ
れ各圧電素子列４，４を構成する複数の圧電素子６８に
分割すると同時に、基板３上の個別電極用パターン６１
を各圧電素子６８毎の個別電極２２に分割し、しかも共
通電極用パターン６２は分割されないようにしている。

【００４５】このようにすることによって、特に積層型
圧電素子である各圧電素子６８（駆動部圧電素子７）か
らの電極の取出しが簡単になり、しかも２列の圧電素子
列の対向する端面電極を共通電極に接続することによっ
て、駆動回路と接続するための個別電極の取出しが容易
になり、さらに切断加工では分割されない共通電極用パ
ターンを設けることによって、微細な機械的切断加工を
施す以前に共通電極を確保できて、機械的切断加工によ
って形成された個々の圧電素子を後工程で破壊ないし損
傷することもなく、工程の簡略化、歩留りの一層の向上
を図れる。また、１枚の圧電素子プレートを用いて、こ
れを２分割し、更に各列の圧電素子プレートを個々の圧
電素子に分割する手法に比べて、切断工数も少なくな
る。

【００４６】ここで、圧電素子プレート６５の切断加工
ピッチについて説明すると、このインクジェットヘッド
では、図４及び図１０に示すように、駆動部圧電素子７
と固定部圧電素子８との幅（列設方向の幅）を全て同じ
幅Ｌに形成すると共に、駆動部圧電素子７のピッチＰａ
がノズル１５のピッチＰｎの２倍になるように切断加工
して圧電素子６８，６８…を形成している。

【００４７】このようにすることによって、各圧電素子
列４，４の駆動部圧電素子７，７…を千鳥状に配置する
ことができるので、ノズル１５のピッチを小さくするこ
とができて、ヘッドの高集積化を容易に実現できる。

【００４８】このようにして、圧電素子の加工が終了し
た基板３上にフレーム５を接着接合し、ＦＰＣケーブル
３３を基板３の個別電極２２，２２及び共通電極２４に
熱と加圧で接合して、アクチュエータユニット１を完成
する。なお、ＦＰＣケーブル３３は圧電素子６８，６８
…の内の駆動部圧電素子７となる圧電素子６８を選択的
に駆動できるパターンを有し、その接合部には予め半田
メッキを施している。

【００４９】一方、液室ユニット２の加工・組付け工程
について説明すると、振動板１２のフラットな面上に下
側液室流路形成部材４０を形成するための感光性樹脂で
ある厚さ２０〜５０μｍ程度のドライフィルムレジスト
を熱及び加圧によってラミネートし、流路パターンに応
じたマスクを用いて紫外線露光をして、露光部分を硬化
させる。そして、未露光部分を除去できる溶剤を用い
て、未露光部分を除去して現像し、図２に示すように下
側液室流路形成部材４０の液室パターンを形成し、水洗
い、乾燥の後、再度紫外線露光と熱によって本硬化す
る。

【００５０】また、ノズルプレート１６にも上側液室流
路形成部材４１を形成するための感光性樹脂である厚さ
４０〜１００μｍ程度のドライフィルムレジストを熱及
び加圧によってラミネートし、流路パターンに応じたマ
スクを用いて紫外線露光をして、露光部分を硬化させ、
未露光部分を現像して、上側液室流路形成部材４１の液
室パターン（前述したように流体抵抗部４２がない。）
を形成し、水洗い、乾燥の後、再度紫外線露光と熱によ
って本硬化する

【００５１】そして、このようにして振動板１２とノズ
ルプレート１６に形成されたドライフィルムレジストか
らなる下側液室流路形成部材４０と上側液室流路形成部
材４１の対応する面同士を接合する。この接合は位置合
わせ治具を用いて行い、加圧及び前記本硬化のときより
高い温度での加熱を行う。

【００５２】次に、上述のようにして完成したアクチュ
エータユニット１と液室ユニット２とを組み付ける。す
なわち、先ず、アクチュエータユニット１の圧電素子６
８，６８…及びフレーム５の面にスクリーン印刷機を用
いてエポキシ系接着剤等の接着剤１８を塗布し、位置合
わせ可能な接合治具にアクチュエータユニット１を固定
し、液室ユニット２の振動板１２側（接合面）を下方に
して、位置合わせしながら両ユニット１，２を接合す
る。この場合、数Ｋg／cm²の加圧状態でエポキシ系接着
剤が反応硬化する間放置する、なお、接着剤として、ア
クリル系の二液非混合タイプのものやシアノアクリレー
ト系のものなどを用いて瞬間的に接合するようにしても
よい。最後に、基板３にインク供給孔３ａにインク供給
パイプ２５を挿入して接着剤を塗布硬化して固定する。

【００５３】次に、以上のように構成したインクジェッ
トヘッドの作用について説明すると、記録信号に応じて
選択的に圧電素子列４，４の駆動部圧電素子７，７…に
２０〜５０Ｖの駆動パルス電圧を印加することによっ
て、パルス電圧が印加された駆動部圧電素子７が変位し
て振動板１２の対応するダイアフラム部１１をノズル１
５方向に変形させ、加圧液室１７の容積（体積）変化に
よって加圧液室１７内のインクを加圧し、インクがノズ
ルプレート１６のノズル１５から液滴となって噴射さ
れ、記録を行うことができる。

【００５４】そして、インク滴の吐出に伴って加圧液室
１７内のインク圧力が低下し、このときのインク流れの
慣性によって加圧液室１７内には若干の負圧が発生す
る。この状態の下において、駆動部圧電素子７への電圧
の印加をオフ状態にすることによって、振動板１２のダ
イアフラム部１１が元の位置に戻って加圧液室１７が元
の形状になるため、さらに負圧が発生する。

【００５５】このとき、図示しないインクタンクに通じ
るインク供給パイプ１９から入ったインクは、共通イン
ク流路４４を通って流体抵抗部４２から加圧液室１７内
に充填される。そこで、ノズル１５のインクメニスカス
面の振動が減衰して安定した後、次のインク滴吐出のた
めに駆動部圧電素子７にパルス電圧を印加する。

【００５６】この場合、振動板１２の変形部をダイアフ
ラム部１１とすることによって、駆動部圧電素子７で発
生した変位を効率的に当該加圧液室１７に伝搬させるこ
とができると共に、当該加圧液室１７以外の部分への振
動の伝搬が減少する。また、インク吐出時に、加圧液室
１７から共通インク流路４４に通じる流路方向にインク
の流れが発生するが、この流路をその断面積を他より小
さく形成した流体抵抗部４２としているので、加圧液室
１７から共通インク流路４４への逆流が極めて少なくな
り、インク滴吐出効率の低下が防止される。

【００５７】次に、図１１乃至図１５を参照して、アク
チュエータユニット１の他の加工及び組付け工程の例に
ついて説明する。ここでは、図１１に示すように、基板
３として上記実施例の共通溝２３を形成していないフラ
ットな基板を用いて、その両側部分に個別電極２２を形
成するための個別電極用パターン６１，６１を形成する
と共に、中央部に共通電極用パターン６２を形成してい
る。

【００５８】そして、図１２及び図１３に示すように、
上記実施例と同様に端面電極６３，６４を形成した２枚
の積層型圧電素子をプレート状に形成した圧電素子プレ
ート６５，６５を、位置決め治具を用いて基板３上に所
定の間隔を置いて並列に独立して接着接合した後、２枚
のプレート状圧電素子６５，６５の対向しない側の端面
電極６３，６３を基板３上の各個別電極用パターン６
１，６１に導電性部材６６にて電気的に接続すると共
に、２枚のプレート状圧電素子６５，６５の対向する端
面電極６４，６４を基板３上の共通電極用パターン６２
に導電性部材６７にて電気的に接続する。

【００５９】次いで、図１４に示すように、上記実施例
と同様、ダイヤモンド砥石をセットしたダイサー等によ
って、２枚の圧電素子プレート６５，６５を、その端面
電極６３，６４と直交する方向に所定のピッチで切断し
て、駆動部圧電素子７又は固定部圧電素子８となる個々
の圧電素子６８，６８…を分割形成し、同時に端面電極
６３，６４を個々の個々の圧電素子６８，６８…毎に分
割する。

【００６０】このとき、基板３上の共通電極用パターン
６２は個々の圧電素子６８，６８…の対向する端面電極
６４，６４…（端面電極２９となる）に接続されたまま
であるが、個々の圧電素子６８，６８…毎に分割される
ので、図１５に示すように２列の圧電素子６８，６８…
の対向する端面電極６４，６４（端面電極２９，２９と
なる）間に端面電極６４，６４と平行に導電性部材７１
を塗布して分割された共通電極用パターン６２を電気的
に接続する。これによって、容易に共通電極２４を得る
ことができる。

【００６１】この場合、図１６及び図１７に示すように
２列の圧電素子６８，６８…の対向する端面電極６４，
６４（端面電極２９，２９となる）間に端面電極６４，
６４と平行に導電性部材７２を接合して分割された共通
電極用パターン６２を電気的に接続するようにしても、
容易に共通電極２４を得ることができる。

【００６２】次に、圧電素子プレート６５の切断加工ピ
ッチの別の例について図１８及び図１９を参照して説明
する。ここでは、駆動部圧電素子７の幅Ｌ１と固定部圧
電素子８との幅Ｌ２とを異ならせて、駆動部圧電素子７
のピッチＰａをノズル１５のピッチＰｎと同じになるよ
うに切断加工している。

【００６３】このように、駆動部圧電素子７の幅Ｌ１と
固定部圧電素子８との幅Ｌ２とを異ならせることによっ
て、図１８に示すように各列の加圧液室１７，１７…及
びノズル１５，１５…を同列に配置することが可能にな
り、より高集積化を図ることができる。

【００６４】次に、他のインクジェットヘッドについて
図２０を参照して説明すると、ここでは、振動板１２上
に２列の圧電素子列４，４間に沿った２列の加圧液室１
７，１７…間に中央隔壁部７３を形成して、共通インク
流路４４を共通インク流路４４ａと共通インク流路４４
ｂとに分割し、振動板１２、フレーム５及び基板３にも
各共通インク流路４４ａ，４４ｂにインクを供給するた
めのインク供給孔１２ｄ，１２ｅ、５ｃ，５ｄ及び３
ａ，３ｂを形成して２本のインク供給パイプ２５ａ，２
５ｂを接続している。

【００６５】このようにすることによって、各共通イン
ク流路４４ａ，４４ｂに供給するインクの色を異ならせ
ることができて、コンパクトなカラーインクジェットヘ
ッドを得ることができる。

【００６６】なお、本発明は、圧電素子の電界方向と直
角方向の変位（ｄ３３方向の変位）を用いるインクジェ
ットヘッドに限らず、電界方向と同方向の変位（ｄ３１
方向の変位）を用いるインクジェットヘッドにも適用す
ることができる。また、上記実施例では、ノズルの開口
方向を圧電素子の変位方向と同軸上にしたサイドシュー
タ方式のインクジェットヘッドに適用した例で説明した
が、ノズルの開口方向を圧電素子の変位方向と直交する
方向にしたエッジシュータ方式のインクジェットヘッド
にも適用することができる。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように請求項１のインクジ
ェットヘッドによれば、２列の圧電素子列の各圧電素子
の両端面にそれぞれ端面電極を形成し、各圧電素子列の
対向する端面側の端面電極を基板上の各圧電素子列間に
設けた共通電極に接続し、各圧電素子列の対向しない端
面側の端面電極を基板上に複数の圧電素子の列設方向と
直交する方向に形成された分割溝にて各圧電素子毎に分
割された個別電極に接続したので、駆動回路に接続する
個別電極及び共通電極の取出しが簡単になり、組立工数
の削減、生産効率・歩留りの向上を図ることができる。

【００６８】請求項２のインクジェットヘッドによれ
ば、基板上には各圧電素子列間に複数の圧電素子の列設
方向に分割溝より深い共通溝を形成し、この共通溝内に
共通電極を形成しているので、個々の圧電素子及び個別
電極に分割するときに分割されない共通電極を確保で
き、一層電極の取出しが簡単になり、分割された後の圧
電素子を後工程で損傷ないし破損することがなく、一層
の工程の簡略化・歩留りの向上を図ることができる。

【００６９】請求項３のインクジェットヘッドの製造方
法によれば、基板上に予め個別電極用パターンを形成
し、それぞれ両端面に端面電極を形成した２枚の圧電素
子プレートを基板上に並列に独立して接合した後、これ
ら２枚の圧電素子プレート及び基板上の個別電極用パタ
ーンを所定のピッチで同時に切断加工して、２枚の圧電
素子プレートをそれぞれ各圧電素子列を構成する複数の
圧電素子に分割すると同時に、基板上の個別電極用パタ
ーンを各圧電素子毎の端面電極を接続する個別電極に分
割するので、電極の取出しが簡単になり、組立工数の削
減、生産効率・歩留りの向上を図ることができる。

【００７０】請求項４のインクジェットヘッドの製造方
法によれば、２枚の圧電素子プレート及び基板上の個別
電極用パターンを所定のピッチで同時に切断加工した
後、２つの圧電素子列間に対向する端面電極に接続する
共通電極となる導電性部材を接合又は塗布することで、
簡単に共通電極を確保でき、共通電極の取出しも簡単に
なり、生産効率・歩留りの向上を図ることができる。

【００７１】請求項５のインクジェットヘッドの製造方
法によれば、基板上には予め接合される各圧電素子プレ
ート間に複数の圧電素子の列設方向に共通電極用パター
ンを形成したので、切断加工によって分割された共通電
極用パターン上に導電性部材を接合又は塗布すること
で、共通電極を容易に外部に引出すことができ、一層生
産効率・歩留りの向上を図ることができる。

【００７２】請求項６のインクジェットヘッドの製造方
法によれば、基板上には予め接合される各圧電素子プレ
ート間に切断加工時に分割されない深さで共通溝を形成
し、この共通溝内に共通電極用パターンを形成したの
で、個々の圧電素子及び個別電極に分割するときに分割
されない共通電極を確保でき、一層電極の取出しが簡単
になり、分割された後の圧電素子を後工程で損傷ないし
破損することがなく、一層の工程の簡略化・歩留りの向
上を図ることができる。

【００７３】請求項７のインクジェットヘッドの製造方
法によれば、各圧電素子プレートをノズルピッチの２倍
のピッチで切断したので、各圧電素子列の圧電素子を駆
動パルスを印加する駆動部圧電素子と液室を固定する固
定部圧電素子とし、かつ駆動部圧電素子を交互配置する
ことができ、高集積化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すインクジェットヘッド
の外観斜視図

【図２】図１の分解斜視図

【図３】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図

【図４】図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図

【図５】アクチュエータユニットの加工及び組立て工程
の説明に供する基板の斜視図

【図６】同工程の説明に供する基板に圧電素子プレート
を接合した状態の斜視図

【図７】図６のＣ−Ｃ線に沿う断面図

【図８】同工程の説明に供する圧電素子プレート切断加
工後の状態の斜視図

【図９】図８のＤ−Ｄ線に沿う断面図

【図１０】圧電素子列及びノズルのピッチの説明に供す
る説明図

【図１１】アクチュエータユニットの他の加工及び組立
て工程の説明に供する基板の斜視図

【図１２】同工程の説明に供する基板に圧電素子プレー
トを接合した状態の斜視図

【図１３】図１２の図７と同様な断面図

【図１４】同工程の説明に供する圧電素子プレート切断
加工後の状態の斜視図

【図１５】同工程の説明に供する共通電極用導電性部材
を設けた状態の斜視図

【図１６】同工程の説明に供する他の共通電極用導電性
部材を設けた状態の斜視図

【図１７】図１６のＥ−Ｅ線に沿う断面図

【図１８】圧電素子列及びノズルのピッチの他の例の説
明に供する要部分解斜視図

【図１９】同説明に供する図４と同様な断面図

【図２０】他のインクジェットヘッドの説明に供する要
部分解斜視図

【符号の説明】

１…アクチュエータユニット、２…液室ユニット、３…
基板、４…圧電素子列、５…フレーム、６…接着剤、７
…駆動部圧電素子、８…固定部圧電素子、１１…ダイア
フラム部、１２…振動板、１３…液室流路形成部材、１
５…ノズル、１６…ノズルプレート、１７…加圧液室、
２１…分割溝、２２…個別電極、２３…共通溝、２４…
共通電極、２７…内部電極、２８，２９…端面電極、６
１…個別電極用パターン、６２…共通電極用パターン、
６３，６４…端面電極、６５…圧電素子プレート、６
６，６７…導電性部材、６８…圧電素子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 廣田 哲郎 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 成瀬 修 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 牧田 秀行 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 太田 善久 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 佐々木 勉 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に所定のピッチで列設された複数
   の圧電素子からなる圧電素子列を少なくとも２列配列し
   たインクジェットヘッドにおいて、前記２列の圧電素子
   列の各圧電素子の両端面にはそれぞれ端面電極が形成さ
   れ、各圧電素子列の対向する端面側の端面電極が前記基
   板上の各圧電素子列間に設けられた共通電極に接続さ
   れ、各圧電素子列の対向しない端面側の端面電極が前記
   基板上に設けられた個別電極に接続され、この基板上の
   個別電極は前記複数の圧電素子の列設方向と直交する方
   向に形成された分割溝にて各圧電素子毎に分割されてい
   ることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のインクジェットヘッド
   において、前記基板上には各圧電素子列間に前記複数の
   圧電素子の列設方向に前記分割溝より深い共通溝が形成
   され、この共通溝内に前記共通電極が形成されているこ
   とを特徴とするインクジェットヘッド。
3. 【請求項３】 基板上に列設された複数の圧電素子から
   なる圧電素子列を少なくとも２列配列したインクジェッ
   トヘッドの製造方法において、前記基板上に予め個別電
   極用パターンを形成し、それぞれ両端面に端面電極を形
   成した２枚の圧電素子プレートを前記基板上に並列に独
   立して接合した後、これら２枚の圧電素子プレート及び
   基板上の個別電極用パターンを所定のピッチで同時に切
   断加工して、前記２枚の圧電素子プレートをそれぞれ各
   圧電素子列を構成する前記複数の圧電素子に分割すると
   同時に、前記基板上の個別電極用パターンを各圧電素子
   毎の個別電極に分割することを特徴とするインクジェッ
   トの製造方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のインクジェットヘッド
   の製造方法において、前記２枚の圧電素子プレート及び
   基板上の個別電極用パターンを所定のピッチで同時に切
   断加工した後、２つの圧電素子列間にその各圧電素子の
   対向する端面電極に接続する共通電極となる導電性部材
   を接合又は塗布することを特徴とするインクジェットヘ
   ッドの製造方法。
5. 【請求項５】 請求項３に記載のインクジェットヘッド
   の製造方法において、前記基板上には予め前記複数の圧
   電素子の列設方向に共通電極用パターンが形成されてい
   ることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載のインクジェットヘッド
   の製造方法において、前記基板上には予め前記圧電素子
   プレートの切断加工時に分割されない深さの共通溝が形
   成され、この共通溝内に前記共通電極用パターンが形成
   されていることを特徴とするインクジェットヘッドの製
   造方法。
7. 【請求項７】 請求項３乃至６のいずれかに記載のイン
   クジェットヘッドの製造方法において、各圧電素子プレ
   ートをノズルピッチの２倍のピッチで切断することを特
   徴とするインクジェットヘッドの製造方法。