JPH08142324A - 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の製造工
程上の歩留りを向上すると共に、コストの削減を図る。 【構成】 絶縁性基板３上に、引出電極用パターン５
１，５２を形成すると共に、予め内部電極２７を交互に
両端面に取り出して各端面に形成した端面電極５７，５
８に導通接続した積層型圧電素子５６を接合し、引出電
極用パターン５１，５２と積層型圧電素子５６の端面電
極５７，５８とを導通処理して接続した後、積層型圧電
素子５６及び基板３の表面部に同時にスリット加工を施
して、複数の積層型圧電素子を形成すると共に、引出電
極用パターン５１，５２及び端面電極５７，５８を複数
の積層型圧電素子にそれぞれ個別的に対応する個別引出
電極２２及び個別端面電極２８，２９に分割する。

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、特に積層型圧電素子を用いる
インクジェットヘッド及びその製造方法に関する。

【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、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
る所謂バブルジェット方式（特公昭６１−５９９１３号
等）と圧電素子を用いるピエゾアクチュエータ方式（特
公昭６０−８９５３号公報等）がある。

【０００３】後者のピエゾアクチュエータ方式として、
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がある。そして、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。

【０００４】このようなピエゾアクチュエータ方式のイ
ンクジェットヘッドにあっては、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。）を図る場合に、圧電素子を高集積
密度で配列したり、高集積密度で配列した場合でも個々
の圧電素子の電極と外部との電気的接続等が難しいとい
う不利な点がある。

【０００５】そこで、従来、例えば特開平３−７３３４
７号公報に記載されているように、基板上に電極用パタ
ーンを形成すると共に圧電素子を接合した後、圧電素子
及び基板の表面部にスリット加工を施して複数の圧電素
子を形成すると共に電極用パターンを複数の圧電素子に
対応して分割することで、高集積密度化を図り、しかも
個々の圧電素子への外部からの電気的接続を容易にした
インクジェットヘッドがある。ただし、このインクジェ
ットヘッドは圧電素子を加圧液室に直接臨ませてインク
が圧電素子に接触する方式のものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のピエゾアクチュエータ方式のインクジェットヘッド
にあっては、圧電素子の高密度集積化や外部への電極の
取出しが容易になるものの、特に、圧電素子として積層
型圧電素子を用いて、この積層型圧電素子のｄ３３方向
の変位を利用する（前記特開平３−７３３４７号公報参
照）場合に、高集積化が進むに従って圧電素子のスリッ
ト幅及びピッチが小さくなって、各層の両面に設けられ
る内部電極を外部と電気的に接続することが困難になっ
たり、またスリット加工を施すときに基板と圧電素子と
の接合不良が発生したり、圧電素子が破損したりする。

【０００７】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であり、インクジェットヘッドの製造工程での歩留りを
向上すると共に、コストの低減を図ることを目的とす
る。

【０００８】

【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の製造方法は、基
板上に複数の積層型圧電素子を列状に配置し、各積層型
圧電素子のｄ３３方向の変位で加圧液室を加圧してノズ
ルからインクを噴射させるインクジェットヘッドの製造
方法において、絶縁基板上に、引出電極用パターンを形
成すると共に、予め内部電極を交互に両端面に取り出し
て各端面に形成した端面電極に導通接続した積層型圧電
素子を接合し、前記引出電極用パターンと積層型圧電素
子の端面電極とを導通処理して接続した後、前記積層型
圧電素子及び前記基板の表面部に同時にスリット加工を
施して、前記複数の積層型圧電素子を形成すると共に、
前記引出電極用パターン及び端面電極を前記複数の積層
型圧電素子にそれぞれ個別的に対応する個別引出電極及
び個別端面電極に分割する。なお、「引出電極」とは積
層型圧電素子の電極を外部に引出すための電極の意味
で、「端面電極」とは積層型圧電素子の内部電極に接続
される外部電極の意味で用いる。

【０００９】請求項２のインクジェットヘッドは、基板
上に複数の積層型圧電素子を列状に配置し、各積層型圧
電素子のｄ３３方向の変位で加圧液室を加圧してノズル
からインクを噴射させるインクジェットヘッドにおい
て、前記基板上の積層型圧電素子の最上層が上面に電極
を有しない不活性層である構成としている。

【００１０】請求項３のインクジェットヘッドは、基板
上に複数の積層型圧電素子を接合して列状に配置し、各
積層型圧電素子のｄ３３方向の変位で加圧液室を加圧し
てノズルからインクを噴射させるインクジェットヘッド
において、前記積層型圧電素子は内部電極が交互に両端
面に取り出されて各端面に形成された個別端面電極に導
通接続され、更にこの個別端面電極が前記基板上に設け
られた個別引出電極に導通処理材料で接続され、この導
通処理材料がヤング率２００ｋｇｆ／ｍｍ²以上の材料
からなる。

【００１１】請求項４のインクジェットヘッドは、基板
上に複数の積層型圧電素子を接合して列状に配置し、各
積層型圧電素子のｄ３３方向の変位で加圧液室を加圧し
てノズルからインクを噴射させるインクジェットヘッド
において、前記積層型圧電素子は内部電極が交互に両端
面に取り出されて各端面に形成された個別端面電極に導
通接続され、更にこの個別端面電極が前記基板上に設け
られた個別引出電極に導通処理材料で接続され、この導
通処理材料が前記個別端面電極の外面全面に付着されて
いる。

【００１２】請求項５のインクジェットヘッドは、基板
上に複数の積層型圧電素子を接合して列状に配置し、各
積層型圧電素子のｄ３３方向の変位で加圧液室を加圧し
てノズルからインクを噴射させるインクジェットヘッド
において、前記基板と前記積層型圧電素子を接合する接
合材料がヤング率２００ｋｇｆ／ｍｍ²以上の材料から
なる。

【００１３】請求項６のインクジェットヘッドは、基板
上に複数の積層型圧電素子を接合して列状に配置し、各
積層型圧電素子のｄ３３方向の変位で加圧液室を加圧し
てノズルからインクを噴射させるインクジェットヘッド
において、前記積層型圧電素子は内部電極が交互に両端
面に取り出されて、この取り出された内部電極が前記基
板上に設けられた個別引出電極に導通処理材料で接続さ
れている。

【００１４】

【作用】請求項１のインクジェットヘッドの製造方法
は、絶縁基板上に、引出電極用パターンを形成すると共
に、予め内部電極を交互に両端面に取り出して各端面に
形成した端面電極に導通接続した積層型圧電素子を接合
し、引出電極用パターンと積層型圧電素子の端面電極と
を導通処理して接続した後、積層型圧電素子及び基板の
表面部に同時にスリット加工を施して、複数の積層型圧
電素子を形成すると共に、引出電極用パターン及び端面
電極を複数の積層型圧電素子にそれぞれ個別的に対応す
る個別引出電極及び個別端面電極に分割するので、積層
型圧電素子の内部電極と個別引出電極との接続を容易に
行うことができる。

【００１５】請求項２のインクジェットヘッドは、基板
上の積層型圧電素子の最上層が上面に電極を有しない不
活性層である構成としているので、積層型圧電素子を基
板に接合した後その表面を加工することが可能になり、
圧電素子の部品公差を緩くすることができる。

【００１６】請求項３のインクジェットヘッドは、積層
型圧電素子は内部電極が交互に両端面に取り出されて各
端面に形成された個別端面電極に導通接続され、更にこ
の個別端面電極が前記基板上に設けられた個別引出電極
にヤング率２００ｋｇｆ／ｍｍ²以上の導通処理材料で
接続されるので、基板と積層型圧電素子との接合が強く
なって、スリット加工を施すときの積層型圧電素子の破
損を少なくすることができる。

【００１７】請求項４のインクジェットヘッドは、積層
型圧電素子は内部電極が交互に両端面に取り出されて各
端面に形成された個別端面電極に導通接続され、更にこ
の個別端面電極が基板上に設けられた個別引出電極に導
通処理材料で接続され、この導通処理材料が個別端面電
極の外面全面に付着されているので、積層型圧電素子と
基板との接合強度が向上して、スリット加工を施すとき
の積層型圧電素子の破損を少なくすることができる。

【００１８】請求項５のインクジェットヘッドは、基板
と積層型圧電素子を接合するヤング率２００ｋｇｆ／ｍ
ｍ²以上の接合材料で接合しているので、積層型圧電素
子と基板との接合強度が向上して、スリット加工を施す
ときの積層型圧電素子の破損を少なくすることができ
る。

【００１９】請求項６のインクジェットヘッドは、積層
型圧電素子は内部電極が交互に両端面に取り出されて、
この取り出された内部電極が基板上に設けられた個別引
出電極に導通処理材料で接続されているので、積層型圧
電素子の内部電極と個別引出電極との接続を容易に行う
ことができ、工数の削減を図れる。

【００２０】

【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、図５は図３の要部拡大断面図である。

【００２１】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上に複数の積層型圧電素子を列状
に配置（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の周囲を取り囲むフレーム
部材５を接合剤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液室ユニット固定部
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…とを交互に配置したバイピッチ構造と
している。

【００２２】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、共通インク流路等
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１６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。

【００２３】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い。

【００２４】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
を接続するスリット溝２１で分割された個別引出電極２
２，２２…が形成されていると共に、各圧電素子列４，
４間で前記スリット溝２１と直交する方向（圧電素子の
列設方向）に、このスリット溝２１よりも深い共通溝２
３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。

【００２５】ここで、駆動部圧電素子７と個別引出電極
２２及び共通電極２４との位置関係は、図５に示すよう
に僅かに隙間をあけている。これは、駆動部圧電素子７
がが各電極２２，２４上に載ると、電極２２，２４の厚
みや誤差が圧電素子７，８の接合品質、すなわち接合の
均一性や接合後の面平行精度に影響を与えることになっ
て好ましくないからである。ただし、駆動部圧電素子７
と個別引出電極２２及び共通電極２４とが僅かにオーバ
ラップする程度であれば悪影響は少ない。

【００２６】圧電素子列４を構成している駆動部圧電素
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及び図５に示すように、厚さ２０〜５０μｍ／１
層のＰＺＴ（＝Ｐb（Ｚr・Ｔi）Ｏ₃）２６と、厚さ数μ
ｍ／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。そして、これら
の駆動部圧電素子７及び固定部圧電素子８の最上層２６
ａの上面には内部電極２７に相当する電極を形成しない
で不活性層としている。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、ＰbＴiＯ₃、（ＮaＫ）ＮbＯ
₃等の強誘電体などを用いることもできる。

【００２７】そして、各圧電素子列４の駆動部圧電素子
７の多数の内部電極２７，２７を１層おきに交互に両端
面に取り出して、両端面に形成した例えばＡgＰdからな
る個別端面電極２８，２９に接続し、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個別端面電
極２８，２８…を基板３上の共通電極２４にヤング率２
００ｋｇｆ／ｍｍ²以上の導通処理材料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
しない端面側の個別端面電極２９，２９…を基板３上の
個別引出電極２２，２２…に導通処理材料３２を介して
接続している。各個別引出電極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（電界と同
方向のｄ３３方向の変位）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
様に各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。

【００２８】フレーム部材５は、図２に示すように、板
状部材に圧電素子列４，４に対応する透孔部５ａ，５ｂ
を穿設することによって、圧電素子列４，４の各駆動部
圧電素子７，７…の列設方向と直交する方向の一方側に
固定部３５，３６を形成すると共に、２つの圧電素子列
４，４の他方側である中央部にも固定部３７を形成し、
これらの固定部３５〜３７の圧電素子列４，４の各駆動
部圧電素子７，７…の列設方向の両端部に架橋部３８，
３８を形成したものである。なお、フレーム部材５の一
方の架橋部３８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。

【００２９】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。この振
動板１２はＮi（ニッケル）の金属プレートからなり、
エレクトロフォーミング法によって製造している。な
お、振動板１２にもインク供給孔１２ｄを形成してい
る。

【００３０】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。

【００３１】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。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。

【００３２】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も振動板１２と同様にＮi（ニッケル）の金属
プレートからなり、エレクトロフォーミング法によって
製造している。

【００３３】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。

【００３４】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２、
図５及び図６に示すように、セラミックス、高剛性の樹
脂等の電気絶縁性材料から形成した基板３に予めインク
供給孔３ａを形成すると共に、圧電素子の列設方向（ノ
ズルの配列方向）に沿って中央部に共通溝２３を形成す
る。この共通溝２３は、後述する圧電素子プレート等の
切断加工時の切込み溝であるスリット溝２１よりも深く
形成する。

【００３５】そして、この基板３の両側部分に個別引出
電極２２を形成するための導電性材料からなる個別引出
電極用パターン５１，５２を形成すると共に、共通溝２
３内及びその近傍並びに個別引出電極用パターン５１，
５２を迂回して基板３の両端部に臨むように導電性材料
からなる共通電極用パターン５３を形成し、個別引出電
極用パターン５１と共通電極用パターン５３との間及び
個別引出電極用パターン５２と共通電極用パターン５３
との間を圧電素子接合領域５４，５５としている。

【００３６】これらの各電極パターン５１〜５３は、例
えばＮi、Ａu、Ｃu等の金属蒸着、又は同種金属の電
解、無電界メッキ、あるいはＡgＰd、ＡgＰt、Ａuペー
スト等の厚膜導体ペーストの印刷等の方法によって形成
して基板３表面に密着させている。なお、共通電極は、
後述する圧電素子プレート及び個別引出電極用パターン
５１，５２の切断加工後に別途導電性ペースト等で形成
することもできるので、最低限必要な電極用パターンは
個別引出電極用パターンのみである。

【００３７】そして、図７に示すように基板３上の前記
圧電素子接合領域５４，５５に積層型圧電素子をプレー
ト状に形成してなる圧電素子プレート５６，５６を接合
剤６（図３参照）を用いて接着接合する。この圧電素子
プレート５６の基板３への接合に用いる接合剤６として
はヤング率２００ｋｇｆ／ｍｍ²以上のものがよく、こ
こでは加熱硬化タイプのエポキシ系接着剤を使用してい
る。接着剤の形態としては、１液タイプ、２液混合タイ
プ、フィルムタイプ等のいずれでも使用可能である。

【００３８】そして、これらの圧電素子プレート５６，
５６の長辺部端面には予め前記個別端面電極（個別外部
電極）２８，２９を形成するための端面電極５７，５８
を形成しておき、基板３上への接着接合後、これらの２
枚の圧電素子プレート５６，５６の対向する側の端面電
極５７，５７を基板３上の共通電極用パターン５３に導
通処理材料３２にて電気的に接続すると共に、２枚の圧
電素子プレート５６，５６の対向しない端面電極５８，
５８を基板３上の各個別引出電極用パターン５１，５１
に導通処理材料３１にて電気的に接続する。この導通処
理材料３１，３２としてはヤング率２００ｋｇｆ／ｍｍ
²以上のものを用いている。また、導通処理材料３１，
３２としては、例えば導電性接着剤、Ａu等のスパッタ
リング、Ａu等の蒸着、ＡgＰd等のディッピングなどを
用いることができる。

【００３９】次いで、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５６，５６
及び基板３の表面部を、その端面電極５７，５８と直交
する方向に所定のピッチで切断するスリット加工を施し
て、駆動部圧電素子７及び固定部圧電素子８となる複数
の積層型圧電素子を分割形成する同時に、端面電極５
７，５８を個々の駆動部圧電素子７（及び固定部圧電素
子８）に対応する個別端面電極２８，２９に分割する。
このとき、図５にも示すように基板３に所定の深さまで
切込んでスリット溝２１を入れて切断することによっ
て、個々の駆動部圧電素子７（及び固定部圧電素子８）
を完全に独立させると共に、基板３上の個別引出電極用
パターン５７，５８を個々の駆動部圧電素子７（及び固
定部圧電素子８）にそれぞれ個別的に対応する個別引出
電極２２，２２…に分割する。このとき、分割形成され
た個別引出電極２２，２２…は、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の個別
端面電極２９，２９…と導電処理材料３２を介して接続
されたままである。なお、切断ピッチは、例えば１ピッ
チ当たり１００μｍ程度の幅の圧電素子７，８が形成さ
れるピッチとしている。

【００４０】また、基板３上の共通電極用パターン５３
はその一部が個々の駆動部圧電素子７（及び固定部圧電
素子８）に対応して分割されるが、基板３の共通溝２３
にまでスリット溝２１が達しないので、切断加工後も共
通電極用パターン５３は共通溝２３を通じて２列の圧電
素子列４，４の駆動部圧電素子７（及び固定部圧電素子
８）毎に対向する端面側のすべての個別端面電極２８，
２８…と導電処理材料３１を介して接続されたままであ
る。これにより、簡単に２列の圧電素子列４，４の対向
する個別端面電極２８，２８…に接続された共通電極２
４を確保することができる。

【００４１】このように、インクジェットヘッドの製造
方法において、絶縁性基板３上に、引出電極用パターン
５１，５２を形成すると共に、予め内部電極２７を交互
に両端面に取り出して各端面に形成した端面電極５７，
５８に導通接続した積層型圧電素子５６を接合し、引出
電極用パターン５１，５２と積層型圧電素子５６の端面
電極５７，５８とを導通処理して接続した後、積層型圧
電素子５６及び基板３の表面部に同時にスリット加工を
施して、複数の積層型圧電素子（駆動部圧電素子７及び
固定部圧電素子８）を形成すると共に、引出電極用パタ
ーン５１，５２及び端面電極５７，５８を複数の積層型
圧電素子にそれぞれ個別的に対応する個別引出電極２２
及び個別端面電極２８，２９に分割することによって、
複数の積層型圧電素子の高密度集積化が図れ、内部電極
からの電極の取出しが容易になる上、積層型圧電素子と
基板が接合されて接合強度が高くなっているため、スリ
ット加工時の積層型圧電素子の破損が低減して、歩留り
が向上し、コストの削減を図ることができる。

【００４２】そして、積層型圧電素子の端面電極と基板
上の引出電極とを導通させる導通処理材料３１，３２と
してヤング率２００ｋｇｆ／ｍｍ²以上のものを用いる
ことによって、積層型圧電素子と基板との振動を低減す
ることができて、スリット加工時の積層型圧電素子の破
損が一層少なくなる。また、基板３と駆動部圧電素子７
との接合剤６としてヤング率２００ｋｇｆ／ｍｍ²以上
のものを用いることによって、積層型圧電素子と基板と
の振動を低減することができ、スリット加工時の圧電素
子の破損を少なくすることができると共に、駆動部圧電
素子７の駆動時の変位効率の低下を防止してヘッドの特
性を向上できる。

【００４３】このようにして、圧電素子プレート５６，
５６等のスリット加工が終了した基板３上にフレーム部
材５を接合剤６を用いて接着接合する。ここで、フレー
ム部材５接合後のフレーム部材５の上面と圧電素子列
４，４の上面とは、精度良く同一平面となっている必要
がある。これは、後述するようにこの部分に液室ユニッ
ト２の振動板１２を接合するため、面精度が悪いと接着
されないダイアフラム部１１が発生するからである。そ
こで、駆動部圧電素子７（固定部圧電素子７も同じであ
る。）の最上層２６ａの上面に電極を形成しないで不活
性層として表面加工を可能にし、圧電素子列４，４の高
さよりも僅かに高いフレーム部材５を接着接合した後、
表面の研削加工を行い、圧電素子列４，４の各圧電素子
７，８上面が僅かに削れて同一平面になるまで研削を行
うようにして、両部品の寸法精度及び接着工法の困難性
を解消している。

【００４４】その後、基板３の個別引出電極２２，２２
及び共通電極２４にＦＰＣケーブル３３を熱と加圧で接
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は圧電素子列４，４の内の駆動部圧
電素子７，７…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。

【００４５】そして、このようにして完成したアクチュ
エータユニット１上に、別途加工組付けを行った液室ユ
ニット２をその振動板１２側（接合面）を下方にして、
位置合わせしながら接着接合する。最後に、基板３のイ
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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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２５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。

【００４９】なお、上記実施例においては、駆動部圧電
素子７の両端面の個別端面電極２８，２９と共通電極２
４，個別引出電極２２とを導通処理する導通処理材料３
１，３２は個別端面電極２８，２９の外面の一部に付着
させているが、図８に示すように導通処理材料３１，３
２を個別端面電極２８，２９の全面に付着させて導通処
理を行うことによって、駆動部圧電素子７となる前の圧
電素子プレート５６に対するスリット加工前の圧電素子
プレート５６と基板３との接合強度を飛躍的に向上させ
ることができ、スリット加工時の積層型圧電素子の破損
を一層低減することができる。

【００５０】また、上記実施例においては、駆動部圧電
素子７の両端面に内部電極２７を交互に接続した個別端
面電極２８，２９を形成しているが、両端面の略全面に
導通処理材料３１，３２を付着させて、両端面に引出し
た内部電極２７と共通電極２４，個別引出電極２２とを
直接導通させるようにすることもでき、これによって工
数が削減されて、コストが低減する。

【００５１】さらに、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。さらに上記実施例では駆動
部圧電素子と固定部圧電素子とを交互に配列したバイピ
ッチ構造としたが、すべての圧電素子を駆動部とするノ
ーマルピッチ構造にすることもでき、上記実施例の説明
中の固定部圧電素子８も駆動部圧電素子７となる。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１のインク
ジェットヘッドの製造方法によれば、絶縁基板上に、引
出電極用パターンを形成すると共に、予め内部電極を交
互に両端面に取り出して各端面に形成した端面電極に導
通接続した積層型圧電素子を接合し、引出電極用パター
ンと積層型圧電素子の端面電極とを導通処理して接続し
た後、積層型圧電素子及び基板の表面部に同時にスリッ
ト加工を施して、複数の積層型圧電素子を形成すると共
に、引出電極用パターン及び端面電極を複数の積層型圧
電素子にそれぞれ個別的に対応する個別引出電極及び個
別端面電極に分割するので、積層型圧電素子の内部電極
と個別引出電極との接続を容易に行うことができ、製造
工程上の歩留りの向上を図れ、コストを削減できる。

【００５３】請求項２のインクジェットヘッドによれ
ば、基板上の積層型圧電素子の最上層が上面に電極を有
しない不活性層である構成としているので、積層型圧電
素子を基板に接合した後その表面を加工することが可能
になり、圧電素子の部品公差を緩くすることができ、製
造工程上の歩留りの向上を図れ、コストを削減できる。

【００５４】請求項３のインクジェットヘッドによれ
ば、積層型圧電素子は内部電極が交互に両端面に取り出
されて各端面に形成された個別端面電極に導通接続さ
れ、更にこの個別端面電極が前記基板上に設けられた個
別引出電極にヤング率２００ｋｇｆ／ｍｍ²以上の導通
処理材料で接続されるので、基板と積層型圧電素子との
接合が強くなって、スリット加工を施すときの積層型圧
電素子の破損を少なくすることができ、製造工程上の歩
留りの向上を図れ、コストを削減できる。

【００５５】請求項４のインクジェットヘッドによれ
ば、積層型圧電素子は内部電極が交互に両端面に取り出
されて各端面に形成された個別端面電極に導通接続さ
れ、更にこの個別端面電極が基板上に設けられた個別引
出電極に導通処理材料で接続され、この導通処理材料が
個別端面電極の外面全面に付着されているので、積層型
圧電素子と基板との接合強度が向上して、スリット加工
を施すときの積層型圧電素子の破損を少なくすることが
でき、製造工程上の歩留りの向上を図れ、コストを削減
できる。

【００５６】請求項５のインクジェットヘッドによれ
ば、基板と積層型圧電素子を接合するヤング率２００ｋ
ｇｆ／ｍｍ²以上の接合材料で接合しているので、積層
型圧電素子と基板との接合強度が向上して、スリット加
工を施すときの積層型圧電素子の破損を少なくすること
ができ、製造工程上の歩留りの向上を図れ、コストを削
減できる。

【００５７】請求項６のインクジェットヘッドによれ
ば、積層型圧電素子は内部電極が交互に両端面に取り出
されて、この取り出された内部電極が基板上に設けられ
た個別引出電極に導通処理材料で接続されているので、
積層型圧電素子の内部電極と個別引出電極との接続を容
易に行うことができ、工数の削減を図れ、製造工程上の
歩留りの向上を図れ、コストを削減できる。

【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】図３の要部拡大断面図

【図６】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７】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８】他の実施例の説明に供する図５と同様な要部拡
大断面

【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…フレーム部材、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、１５…ノズル、１６…ノズルプレート、１７…加圧
液室、２１…スリット溝、２２…個別引出電極、２３…
共通溝、２４…共通電極、２７…内部電極、２８，２９
…個別端面電極、５１，５２…個別引出電極用パター
ン、５３…共通電極用パターン、５６…圧電素子プレー
ト、５７，５８…外部電極。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梅沢 道夫 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 (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に複数の積層型圧電素子を列状に
   配置し、各積層型圧電素子のｄ３３方向の変位で加圧液
   室を加圧してノズルからインクを噴射させるインクジェ
   ットヘッドの製造方法において、絶縁基板上に、引出電
   極用パターンを形成すると共に、予め内部電極を交互に
   両端面に取り出して各端面に形成した端面電極に導通接
   続した積層型圧電素子を接合し、前記引出電極用パター
   ンと積層型圧電素子の端面電極とを導通処理して接続し
   た後、前記積層型圧電素子及び前記基板の表面部に同時
   にスリット加工を施して、前記複数の積層型圧電素子を
   形成すると共に、前記引出電極用パターン及び端面電極
   を前記複数の積層型圧電素子にそれぞれ個別的に対応す
   る個別引出電極及び個別端面電極に分割することを特徴
   とするインクジェットヘッドの製造方法。
2. 【請求項２】 基板上に複数の積層型圧電素子を列状に
   配置し、各積層型圧電素子のｄ３３方向の変位で加圧液
   室を加圧してノズルからインクを噴射させるインクジェ
   ットヘッドにおいて、前記基板上の積層型圧電素子の最
   上層が上面に電極を有しない不活性層であることを特徴
   とするインクジェットヘッド。
3. 【請求項３】 基板上に複数の積層型圧電素子を接合し
   て列状に配置し、各積層型圧電素子のｄ３３方向の変位
   で加圧液室を加圧してノズルからインクを噴射させるイ
   ンクジェットヘッドにおいて、前記積層型圧電素子は内
   部電極が交互に両端面に取り出されて各端面に形成され
   た個別端面電極に導通接続され、更にこの個別端面電極
   が前記基板上に設けられた個別引出電極に導通処理材料
   で接続され、この導通処理材料がヤング率２００ｋｇｆ
   ／ｍｍ²以上の材料からなることを特徴とするインクジ
   ェットヘッド。
4. 【請求項４】 基板上に複数の積層型圧電素子を接合し
   て列状に配置し、各積層型圧電素子のｄ３３方向の変位
   で加圧液室を加圧してノズルからインクを噴射させるイ
   ンクジェットヘッドにおいて、前記積層型圧電素子は内
   部電極が交互に両端面に取り出されて各端面に形成され
   た個別端面電極に導通接続され、更にこの個別端面電極
   が前記基板上に設けられた個別引出電極に導通処理材料
   で接続され、この導通処理材料が前記個別端面電極の外
   面全面に付着されていることを特徴とするインクジェッ
   トヘッド。
5. 【請求項５】 基板上に複数の積層型圧電素子を接合し
   て列状に配置し、各積層型圧電素子のｄ３３方向の変位
   で加圧液室を加圧してノズルからインクを噴射させるイ
   ンクジェットヘッドにおいて、前記基板と前記積層型圧
   電素子を接合する接合材料がヤング率２００ｋｇｆ／ｍ
   ｍ²以上の材料からなることを特徴とするインクジェッ
   トヘッド。
6. 【請求項６】 基板上に複数の積層型圧電素子を接合し
   て列状に配置し、各積層型圧電素子のｄ３３方向の変位
   で加圧液室を加圧してノズルからインクを噴射させるイ
   ンクジェットヘッドにおいて、前記積層型圧電素子は内
   部電極が交互に両端面に取り出されて、この取り出され
   た内部電極が前記基板上に設けられた個別引出電極に導
   通処理材料で接続されていることを特徴とするインクジ
   ェットヘッド。