JPH08318625A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インクジェットヘッドの組立性を向上すると
共に、コストの低減を図る。 【構成】 絶縁基板３上に複数の積層型圧電素子７と並
列にフレーム部材５を接着接合し、このフレーム部材５
に複数の積層型圧電素子７の共通電極２４を形成するた
めのスリット５ｃを設けた。

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
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、加圧液
室等の微細化、駆動電圧の低電圧化等が難しく、高集積
配列密度、高効率で信頼性の高い、しかも組立て容易な
インクジェットヘッドを得ることが困難であるという不
利な点がある。

【０００５】そこで、絶縁性基板上に電極用パターンを
形成すると共に積層型圧電素子を接合した後、この積層
型圧電素子及び絶縁基板の表面部に一体的にスリット加
工を施して、積層型圧電素子及び電極用パターンを複数
の積層型圧電素子及び各積層型圧電素子に対応する電極
に分割すると共に、絶縁基板上に複数の積層型圧電素子
の列設方向と直交する方向の少なくとも一方側に積層型
圧電素子と略同一高さのフレーム部材を接合してなるア
クチュエータユニット上に、このアクチュエータユニッ
トの各積層型圧電素子の変位で変形される変形部を有す
る振動板と、この振動板の変形部に対応する加圧液室及
び各加圧液室に連通する共通インク流路を形成する液室
流路形成部材と、加圧液室に連通するノズルを形成した
ノズルプレートとを積層接合してなる液室ユニットを接
着接合したインクジェットヘッドが考えられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述したよ
うなインクジェットヘッドにあっては、スリット加工に
よって電極用パターンを各圧電素子毎に分割することが
できるものの、各圧電素子に共通した駆動波形を与える
ための共通電極と、各圧電素子の駆動を選択する選択信
号を与えるための個別電極（選択電極）のいずれもが各
素子毎に分割されるので、各圧電素子の共通電極を相互
に接続する必要がある。

【０００７】この場合、スリット加工を施す前に基板上
にスリット加工で分断されない溝を形成し、この溝内に
も電極パターンを形成しておくことで、スリット加工に
よっても分割されない電極パターンを得ることができる
ので、これを共通電極とすることや、スリット加工後分
割された共通電極パターンを導電性接合部材を接合して
相互に接続することが考えられる。

【０００８】しかし、前者のように予め基板にスリット
加工で分断されない溝を形成するのでは、基板の加工コ
ストが高くなり、後者のように後付けで導電性接合部材
を接合するのでは、導電性接合部材を接合するためのス
ペースが必要になって、ヘッドの小型化を図れない。

【０００９】また、フレーム部材と振動板とを接着剤に
て接着接合するとき、加熱することなく常温で接着剤を
硬化させると、硬化時間がかかって、組立性が悪くなっ
てコストが高くなる。そこで、フレーム部材と振動板と
を加熱型接着剤を用いて加熱接合することが考えられる
が、フレーム部材と振動板との線膨張係数の差が大きい
と、振動板の変形を生じることになる。

【００１０】本発明は、上記のような点に鑑みてなされ
たものであり、インクジェットヘッドの組立性を向上す
ると共に、コストの低減を図ることを目的とする。

【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、絶縁基板上に
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、前記絶縁基板上
に前記複数の積層型圧電素子と並列にフレーム部材を接
着接合し、このフレーム部材に前記複数の積層型圧電素
子の共通電極を形成するためのスリットを設けた。

【００１２】請求項２のインクジェットヘッドは、絶縁
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、前記絶
縁基板上に、前記複数の積層型圧電素子と並列に線膨張
係数が２×１０^-6／℃以下のエポキシ樹脂系の熱硬化性
成形材料からなるフレーム部材を接着接合した。

【００１３】請求項３のインクジェットヘッドは、上記
請求項２のインクジェットヘッドにおいて、前記フレー
ム部材と前記絶縁基板とをヤング率が２００kgf/mm²以
上の加熱硬化型接着剤にて接合した。

【００１４】請求項４のインクジェットヘッドは、上記
請求項２又は３のインクジェットヘッドにおいて、前記
フレーム部材と前記加圧液室を形成する液室形成部材と
をヤング率が２００kgf/mm²以上のエポキシ系加熱硬化
型接着剤にて接着接合した。

【００１５】請求項５のインクジェットヘッドは、上記
請求項２乃至４のいずれかのインクジェットヘッドにお
いて、前記絶縁基板と前記複数の圧電素子とをヤング率
が２００kgf/mm²以上のエポキシ系加熱硬化型接着剤に
て接着接合した。

【００１６】請求項６のインクジェットヘッドは、上記
請求項２のインクジェットヘッドにおいて、前記フレー
ム部材と前記絶縁基板、前記フレーム部材と前記加圧液
室を形成する液室形成部材、前記絶縁基板と前記複数の
圧電素子とを、いずれもヤング率が２００kgf/mm²以上
の同一のエポキシ系加熱硬化型接着剤にて接着接合し
た。

【００１７】請求項７のインクジェットヘッドは、上記
請求項２乃至６のいずれかのインクジェットヘッドにお
いて、前記フレーム部材に前記複数の積層型圧電素子の
共通電極を形成するためのスリットを設けた。

【００１８】

【作用】請求項１のインクジェットヘッドは、絶縁基板
上に複数の積層型圧電素子と並列にフレーム部材を接着
接合し、このフレーム部材に複数の積層型圧電素子の共
通電極を形成するためのスリットを設けたので、例えば
絶縁基板上に積層型圧電素子及び電極パターンを設けて
スリット加工によって分割した後、フレーム部材を絶縁
基板上に接合してスリット内に導電性接合材を塗布する
ことによって、分割された共通電極パターンを容易に相
互接続して複数の積層型圧電素子の共通電極を形成する
ことができて、組立性の向上、コストの低減を図ること
ができると共に、ヘッドの小型化、加工性の向上も図れ
る。

【００１９】請求項２のインクジェットヘッドは、絶縁
基板上に、複数の積層型圧電素子と並列に線膨張係数が
２×１０^-6／℃以下のエポキシ樹脂系の熱硬化性成形材
料からなるフレーム部材を接着接合したので、フレーム
部材に振動板を接合するときに熱硬化型接着剤を使用す
ることができて、組立性が向上し、コストの低減を図る
ことができる。

【００２０】請求項３のインクジェットヘッドは、上記
請求項２のインクジェットヘッドにおいて、フレーム部
材と絶縁基板とをヤング率が２００kgf/mm²以上の加熱
硬化型接着剤にて接合したので、フレーム部材と絶縁性
基板との接合強度が向上し、絶縁基板、積層型圧電素子
及びフレーム部材をユニット化したアクチュエータユニ
ットの共振周波数が高くなって振動特性が向上する。

【００２１】請求項４のインクジェットヘッドは、上記
請求項２又は３のインクジェットヘッドにおいて、フレ
ーム部材と加圧液室を形成する液室形成部材とをヤング
率が２００kgf/mm²以上のエポキシ系加熱硬化型接着剤
にて接着接合したので、接合強度が向上して、インクジ
ェットヘッド全体の共振周波数が高くなり、振動特性が
向上する。

【００２２】請求項５のインクジェットヘッドは、上記
請求項２乃至４のいずれかのインクジェットヘッドにお
いて、絶縁基板と複数の積層型圧電素子とをヤング率が
２００kgf/mm²以上のエポキシ系加熱硬化型接着剤にて
接着接合したので、絶縁基板、積層型圧電素子及びフレ
ーム部材をユニット化したアクチュエータユニットの共
振周波数が高くなって振動特性が向上する。

【００２３】請求項６のインクジェットヘッドは、上記
請求項２のインクジェットヘッドにおいて、フレーム部
材と絶縁基板、フレーム部材と加圧液室を形成する液室
形成部材、絶縁基板と複数の積層型圧電素子とを、いず
れもヤング率が２００kgf/mm²以上の同一のエポキシ系
加熱硬化型接着剤にて接着接合したので、コストの低減
を図ることができる。

【００２４】請求項７のインクジェットヘッドは、上記
請求項２乃至６のいずれかのインクジェットヘッドにお
いて、フレーム部材に複数の積層型圧電素子の共通電極
を形成するためのスリットを設けたので、組立性の向
上、コストの低減、ヘッドの小型化、加工性の向上を図
れる。

【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、図５は図３の要部拡大断面図である。

【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、絶縁基板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。

【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、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。

【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い。

【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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】フレーム部材５は、線膨張係数が２×１０
^-6／℃以下のエポキシ樹脂系の熱硬化性成形材料からな
る板状部材であって、圧電素子列４，４に対応する透孔
部５ａ，５ｂを穿設すると共に、透孔部５ａ，５ｂ間に
共通電極形成用のスリット５ｃをも形成して、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３７ａ，３７ｂを形成し、これらの固定部３５，
３６，３７ａ，３７ｂ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５ｄが形成されている。

【００３４】そして、このフレーム部材５のスリット５
ｃ内には、図３に示すように導電性ペースト（導電性接
合剤）３９を塗布して、図２に示すようにスリット溝２
１，２１……で個々の圧電素子７，８毎（各チャンネ
ル）に分割された共通電極２４を相互に接続して、一体
の共通電極２４を形成している。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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５
０μｍ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。

【００３９】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。

【００４０】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。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、基板３中央及び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とする。

【００４１】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。

【００４２】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を接着
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着剤６として
はヤング率２００ｋｇｆ／ｍｍ²以上のものがよく、こ
こでは加熱硬化型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。

【００４３】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。

【００４４】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、例えば１ピッチ当たり１００
μｍ程度の幅の圧電素子７，８が形成されるピッチで切
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）に対応する個別端面電極
２８，２９に分割する。

【００４５】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、個別引出電極用
パターン５１，５２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。この場合、基板３上の共
通電極用パターン５３も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こ
とになる。

【００４６】なお、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。ま
た、共通電極用パターン５３も圧電素子列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。

【００４７】このように、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。

【００４８】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
との接着剤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。

【００４９】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をヤング率２００ｋｇｆ／ｍｍ2以上の加熱硬化型
エポキシ系接着剤からなる接着剤６を用いて接着接合す
る。その後、このフレーム部材５のスリット５ｃ内に図
３に示すように導電性ペースト３９を塗布することによ
ってスリット加工で分割された共通電極形成用パターン
５３を相互に接続して、共通電極２４を形成する。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】ここで、アクチュエータユニット１のフレ
ーム部材５を線膨張係数が２×１０^-6／℃以下のエポキ
シ樹脂系の熱硬化性成形材料から形成しているので、液
室ユニット２の振動板１２とフレーム部材５とを接着接
合するときに、加熱接着をしても振動板１２の変形を来
さない。このようにフレーム部材５と液室ユニット２と
を加熱接着することができるので、組立性が向上し、コ
ストも低減する。また、上述したように、絶縁基板３と
フレーム部材５、アクチュエータユニット１と液室ユニ
ット２、圧電素子４と絶縁基板３とを接合する接着剤
６，１８として、ヤング率が２００kgf/mm²以上で、同
一のエポキシ系加熱硬化型接着剤を用いることによっ
て、コストが低減する。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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、図８に示すように
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。

【００５９】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。

【００６０】

【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、絶縁基板上に複数の積層型圧
電素子と並列にフレーム部材を接着接合し、このフレー
ム部材に複数の積層型圧電素子の共通電極を形成するた
めのスリットを設けたので、スリット加工によって分割
された共通電極パターンを容易に相互接続して複数の積
層型圧電素子の共通電極を形成することができ、組立性
の向上、コストの低減を図ることができると共に、ヘッ
ドの小型化、加工性の向上も図れる。

【００６１】請求項２のインクジェットヘッドによれ
ば、絶縁基板上に、複数の積層型圧電素子と並列に線膨
張係数が２×１０^-6／℃以下のエポキシ樹脂系の熱硬化
性成形材料からなるフレーム部材を接着接合したので、
フレーム部材に振動板を接合するときに熱硬化型接着剤
を使用することができて、組立性が向上し、コストの低
減を図ることができる。

【００６２】請求項３のインクジェットヘッドによれ
ば、上記請求項２のインクジェットヘッドにおいて、フ
レーム部材と絶縁基板とをヤング率が２００kgf/mm²以
上の加熱硬化型接着剤にて接合したので、フレーム部材
と絶縁性基板との接合強度が向上し、絶縁基板、積層型
圧電素子及びフレーム部材をユニット化したアクチュエ
ータユニットの共振周波数が高くなって振動特性が向上
する。

【００６３】請求項４のインクジェットヘッドによれ
ば、上記請求項２又は３のインクジェットヘッドにおい
て、フレーム部材と加圧液室を形成する液室形成部材と
をヤング率が２００kgf/mm²以上のエポキシ系加熱硬化
型接着剤にて接着接合したので、接合強度が向上して、
インクジェットヘッド全体の共振周波数が高くなり、振
動特性が向上する。

【００６４】請求項５のインクジェットヘッドによれ
ば、上記請求項２乃至４のいずれかのインクジェットヘ
ッドにおいて、絶縁基板と複数の積層型圧電素子とをヤ
ング率が２００kgf/mm²以上のエポキシ系加熱硬化型接
着剤にて接着接合したので、絶縁基板、積層型圧電素子
及びフレーム部材をユニット化したアクチュエータユニ
ットの共振周波数が高くなって振動特性が向上する。

【００６５】請求項６のインクジェットヘッドによれ
ば、上記請求項２のインクジェットヘッドにおいて、フ
レーム部材と絶縁基板、フレーム部材と加圧液室を形成
する液室形成部材、絶縁基板と複数の積層型圧電素子と
を、いずれもヤング率が２００kgf/mm²以上の同一のエ
ポキシ系加熱硬化型接着剤にて接着接合したので、コス
トの低減を図ることができる。

【００６６】請求項７のインクジェットヘッドによれ
ば、上記請求項２乃至６のいずれかのインクジェットヘ
ッドにおいて、フレーム部材に複数の積層型圧電素子の
共通電極を形成するためのスリットを設けたので、組立
性の向上、コストの低減、ヘッドの小型化、加工性の向
上を図れる。

【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、５ｃ…スリ
ット、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 岩瀬 政之 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】 絶縁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、前記絶縁基板上に前記複数の積層型圧電素
   子と並列にフレーム部材を接着接合し、このフレーム部
   材に前記複数の積層型圧電素子の共通電極を形成するた
   めのスリットを設けたことを特徴とするインクジェット
   ヘッド。
2. 【請求項２】 絶縁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、前記絶縁基板上に、前記複数の積層型圧電
   素子と並列に線膨張係数が２×１０^-6／℃以下のエポキ
   シ樹脂系の熱硬化性成形材料からなるフレーム部材を接
   着接合したことを特徴とするインクジェットヘッド。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のインクジェットヘッド
   において、前記フレーム部材と前記絶縁基板とをヤング
   率が２００kgf/mm²以上の加熱硬化型接着剤にて接合し
   たことを特徴とするインクジェットヘッド。
4. 【請求項４】 請求項２又は３に記載のインクジェット
   ヘッドにおいて、前記フレーム部材と前記加圧液室を形
   成する液室形成部材とをヤング率が２００kgf/mm²以上
   のエポキシ系加熱硬化型接着剤にて接着接合したことを
   特徴とするインクジェットヘッド。
5. 【請求項５】 請求項２乃至４のいずれかに記載のイン
   クジェットヘッドにおいて、前記絶縁基板と前記複数の
   積層型圧電素子とをヤング率が２００kgf/mm²以上のエ
   ポキシ系加熱硬化型接着剤にて接着接合したことを特徴
   とするインクジェットヘッド。
6. 【請求項６】 請求項２に記載のインクジェットヘッド
   において、前記フレーム部材と前記絶縁基板、前記フレ
   ーム部材と前記加圧液室を形成する液室形成部材、前記
   絶縁基板と前記複数の積層型圧電素子とを、いずれもヤ
   ング率が２００kgf/mm²以上の同一のエポキシ系加熱硬
   化型接着剤にて接着接合したことを特徴とするインクジ
   ェットヘッド。
7. 【請求項７】 請求項２乃至６のいずれかに記載のイン
   クジェットヘッドにおいて、前記フレーム部材に前記複
   数の積層型圧電素子の共通電極を形成するためのスリッ
   トを設けたことを特徴とするインクジェットヘッド。