JPH09272206A - 圧電振動子配列体 - Google Patents

圧電振動子配列体

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JPH09272206A
JPH09272206A JP8110381A JP11038196A JPH09272206A JP H09272206 A JPH09272206 A JP H09272206A JP 8110381 A JP8110381 A JP 8110381A JP 11038196 A JP11038196 A JP 11038196A JP H09272206 A JPH09272206 A JP H09272206A
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JP
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common electrode
piezoelectric
electrode
piezoelectric vibrators
array
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JP8110381A
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Takahiro Katakura
孝浩 片倉
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Seiko Epson Corp
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    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14419Manifold

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 たわみ振動モードの圧電振動子の列に駆動信
号を確実に供給すること。 【解決手段】 少なくとも表面が電気絶縁性を備えて弾
性変形可能な振動板の表面に一定のピッチで列状に形成
された共通電極30、31と、振動板の表面の非振動領
域に形成されて共通電極30、31の一端と接続し、共
通電極30、31よりも厚い層として形成された共通電
極引出用電極32と、共通電極30、31の表面に形成
された圧電振動子6a、6bと、その表面に形成され駆
動電極33、34とを備えたので、振動領域には可及的
に薄い共通電極30、31を形成して振動に障害を与え
ないようにして、直近の振動とは関りがない領域に導電
度を重視して形成された共通電極引出用電極32を介し
て信号を印加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術の分野】本発明は、弾性変形可能な
板に複数の圧電振動子を形成した圧電振動板配列体に関
する。
【0002】
【従来の技術】電子デバイス等に組み込まれる配列体
は、できる限り小型で、しかも高い信頼性を備えること
が求められる。このような要求に応えるため、圧電振動
体を弾性変形可能な板材に配列したアクチュエータが様
々な分野で利用されている。例えば、インクジェット式
記録ヘッドに組み込まれる圧電振動子配列体は、インク
滴を吐出させる圧力発生室の一部を構成している振動板
をたわませ、これにより圧力発生室内のインクに圧力を
印加してノズル開口からインクを吐出させるように機能
する。
【0003】ところで、このようなインクジェット式記
録ヘッドに組み込まれる配列体は、極めて微小な圧電振
動子を弾性変形可能な板材に列状に配置し、圧電振動板
の表裏に設けられた電極に印加された駆動信号によりた
わみ振動を生じるように構成されている。このように圧
電振動子のたわみ振動を利用する場合には、圧電振動子
の表面が振動板と十分に接合している必要があるため、
特開平5-267742号公報に示されたように、圧電振動板を
作り付ける基板の表面に導電性を備え、かつ圧電材料の
焼成時に十分な接合力を持つ材料で個別的に駆動信号を
供給するための駆動電極を形成し、これの表面に圧電振
動子を、さらにその表面を覆うように共通電極を形成し
たものが提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】これによれば、基板の
表面に形成れた共通電極を同じく基板の表面に形成され
た共通電極引出用電極を介して外部駆動回路に接続する
関係上、共通電極引出用電極に大きな電流が流れること
になり、例えば多数の圧電振動子を配列する必要がある
ライン記録ヘッドにあっては、電圧降下による信号レベ
ルの低下やまたジュール熱による発熱が生じて、圧電振
動子の圧電特性に影響を与える等の問題がある。
【0005】特に、インクジェットプリンタなどのよう
に圧電振動子が100μm程度と極めて高い密度で、し
かも多数個が作り付けられている場合には、上述の問題
は、圧電振動子の動作に極めて重大な悪影響を与えるこ
とになる。
【0006】本発明はこれらの問題に鑑みてなされたも
のであって、その目的とするところは、高密度配列され
た圧電振動子に対して駆動信号の低下を招くこと無く、
同一の基板に多数配列された個々の圧電振動子に確実に
駆動信号を供給することができる新規な圧電振動子配列
体を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては、少なくとも表面が電気絶縁
性を備えて弾性変形可能な板材と、該板材の表面に一定
のピッチで列状に形成された共通電極と、前記板材の表
面の非振動領域に形成されて前記共通電極の一端と接続
し、前記共通電極よりも厚い層として形成された共通電
極引出用電極と、前記共通電極の表面に形成された圧電
振動子と、前記圧電振動子の表面に形成され、一端が前
記板材の表面に延長された駆動電極とを備えるようにし
た。
【0008】
【作用】振動領域には圧電振動子に信号を印加できる導
電度で、かつ振動に障害を来さない厚さで形成された共
通電極に、振動とは関わりがない領域の導電度を重視し
て形成された共通電極引出用電極を介して信号を印加す
る。
【0009】
【発明の実施の態様】そこで以下に本発明の詳細を図示
した実施例に基づいて説明する。図1、図2は、それぞ
れ本発明の圧電振動子配列体が使用されたインクジェッ
ト式記録ヘッドの一実施例を示す分解斜視図と、圧力発
生室での断面構造を示す図であって、図中符号1、1、
1は、それぞれ本発明の圧電振動子配列体で、この実施
例ではインクジェット記録ヘッドを構成するスペーサ2
に固定されている。
【0010】圧電振動子配列体1は、少なくとも表面が
電気絶縁性を備えた振動板5、この実施例では10μm
のジルコニアの薄板の表面に、一定ピッチで共通電極3
1、32を形成し、これの表面に圧電振動子6a、6
a、6a‥‥、6b、6b、6b‥‥を、この実施例で
は2列を形成して構成されている。これら共通電極3
1、32はそれぞれ中央部側の一端を後述する共通電極
引出用電極33に接続されている。一方、圧電振動子配
列体1をインクジェット式記録ヘッドに適用する場合に
被駆動体となるスペーサ2は、深さ150μm程度の厚
みのジルコニア(ZrO2)などのセラミックス板に圧
力発生室50、51をそれぞれ列状に穿設して構成され
ている。
【0011】図中符号7は、スペーサ2の他面に一体に
貼着される蓋板で、この実施例では厚さ150μmのジ
ルコニアの薄板からなり、ノズル開口21、21、21
‥‥、22、22、22‥‥と圧力発生室50、50、
50‥‥、51、51、51‥‥とを接続する通孔8、
9と、12、12、12‥‥、13、13、13‥‥
と、後述するリザーバ53、54と圧力発生室50、5
1とを接続するインク供給口12、13を設けて構成さ
れている。
【0012】15は、インク供給流路構成板で、インク
流路を構成するに適した例えば150μmのステンレス
鋼などの耐蝕性を備えた板材に、リザーバ53、54
と、圧力発生室50、51とノズル開口21、21、2
1‥‥、22、22、22‥‥とを結ぶノズル連通孔1
6、17を穿設して構成されている。
【0013】20は、ノズルプレートで、直径40μm
のノズル開口21、21、21‥‥、22、22、22
‥‥を穿設するのに適した厚さ60μmのステンレス鋼
板からなり、各ノズル開口は21、21、21‥‥、2
2、22、22‥‥、それぞれ蓋板7の通孔8、9、イ
ンク流路構成板15の通孔16、17を介してに対向す
る圧力発生室50、50、50‥‥、51、51、51
‥‥に連通されている。なお、図中符号23は、共通の
インク室53、54に外部からインクを供給するための
通孔を示す。
【0014】これら各部材1、7、15、20は、それ
ぞれ積層されて、構成されている材料に適した接合方法
で接合されてインクジェット式記録ヘッドに纏められて
いる。
【0015】図3は、振動子配列体1の振動板5の表面
に作り付けられた前述の圧電振動子6a、6a、6a‥
‥、6b、6b、6b‥‥を中心として示すものであっ
て、図中符号30、30、30‥‥は、一方の列の被駆
動体、この実施例では圧力発生室50、50、50‥‥
に対向して形成された共通電極であり、また31、3
1、31‥‥は、他の被駆動体である圧力発生室51、
51、51‥‥に対向させて形成された共通電極で、そ
れぞれ中央部側が共通電極引出用電極32に接続されて
いる。
【0016】共通電極引出用電極32は、同図(ロ)に
示したように振動に関与しない領域に形成され、その厚
みd1は共通電極30、31の厚みd2よりも厚くされ
ていて、各圧電振動子6a、6bを同時に駆動した場合
にも駆動信号の電圧降下を可及的に低く抑えることがで
きるように構成されている。
【0017】そして少なくとも共通電極30、31は、
振動板5と圧電振動子6a、6bとに対して共に強い接
合力を発揮するとともに、導電性を有する材料、例えば
白金や白金系合金などを印刷法により形成したり、蒸着
やスパッタリングすることにより構成されている。ま
た、共通電極引出電極32は、厚膜の形成が容易な手
法、例えば銀を含む導電性塗料の塗布等により構成され
ている。
【0018】33、34は、それぞれ各圧電振動子6
a、6a、6a‥‥、6b、6b、6b‥‥の表面を個
別に覆うように形成された駆動電極で、側端側を振動板
5の表面に延長されていて接続部を形成するように、銀
等の導電塗料を印刷したり、また導電材料の蒸着や、ス
パッタリング等の膜形成手段により構成されている。
【0019】この実施例において、外部駆動回路から信
号を印加すると、選択された1つの駆動電極33と共通
電極引出電極32を介して各共通電極30、31との間
に駆動信号が印加され、これに挟まれた圧電振動子6a
が長手方向を軸とするように幅方向に湾曲する。この変
形は被駆動体である圧力発生室50を収縮させてノズル
開口21からインク滴を吐出させることになる。
【0020】このとき、共通電極引出電極32は、厚め
に構成されていて電気抵抗が小さいため、多数の圧電振
動子がたとえ同時に駆動された場合にも信号レベルを低
下させることがなく、また共通電極引出電極32が形成
されている領域は、圧電振動子からは離れていて、機械
的変位を生じないから、振動による曲げを受けることが
なく、また反対に導電率だけを考慮して厚く形成するこ
とによりその剛性が大きくなっても圧電振動子6a、6
bの振動を阻害ようなことにはならない。
【0021】駆動信号の印加が解除されて圧電振動子6
aが元の形状に復帰すると、圧力発生室50の容積が膨
張して圧力発生室50に陰圧が生じ、蓋板7のインク供
給口12を通ってリザーバ10から圧力発生室50に、
消費分に相当するインクが補給される。
【0022】以下、共通電極30、30、30‥‥、3
1、31、31‥‥と、インク滴を発生させるべき被駆
動体である圧力発生室50、50、50‥‥、51、5
1、51‥‥に対応する圧電振動子6a、6a、6a‥
‥、6b、6b、6b‥‥の駆動電極33とに駆動信号
が印加されて印刷が実行される。
【0023】次に上述した記録ヘッドの製造方法を図4
に基づいて説明する。少なくとも表面が電気絶縁性を備
えた振動板5の表面に、被駆動体、例えば圧力発生室5
0、51の位置に合わせて共通電極30、31となるパ
ターン55、55、55‥‥、56、56、56‥‥
を、導電性を備え、かつ振動板5と後述する圧電材料の
グリーンシートの焼成時に強い接合力を発揮する高い材
料、例えば白金や、白金系合金、銀、銀系合金の材料を
用いて蒸着やスパッタリング、スクリーン印刷等、導電
パターン形成技術を適用して、高い効率で振動させるこ
とがきる程度の厚さ、例えば4μmとなるように形成す
る。
【0024】また、中央部には導電性が高く、厚膜形成
に適した材料、例えば銀を、スパッタリング、スクリー
ン印刷等、導電パターン形成技術を適用して共通電極引
出用電極32のパターン57を厚さ15μm程度で形成
する(図4(イ))。
【0025】これら共通電極、及び共通電極引出用電極
のパターン55、56、57が形成された段階で、これ
ら共通電極のパターン55、56の幅よりも若干大きめ
で、一方の共通電極30のパターン55から共通電極引
出用電極32のパターン57を跨ぐように覆い、他方の
共通電極31のパターン56の側端側にまで連続して延
びる圧電材料のパターン58を、テンプレート等を用い
て厚膜印刷法により振動子の構成に適した材料、例えば
ジルコン酸チタン酸鉛(PZT)のグリーンシートを形
成する(図4(ロ))。
【0026】圧電材料が所定の乾燥度にまで乾燥した段
階で、圧電材料を焼成するのに適した温度、例えば10
00乃至1200°C程度で加熱する。焼成の過程にお
いても圧電材料のパターン58は、共通電極引出用電極
32のパターン57上で連続しているため、端部の数が
少なく焼成時に圧電材料の端部で起こり勝ちなめくれを
防止できる。
【0027】そして圧電材料の焼成が終了した段階で、
個々の圧力発生室50、51に対応する圧電振動子の領
域の表面を選択的に覆い、かつ側端側が振動板5の表面
に連続して延びる例えば銀からなる駆動電極のパターン
59、60を膜形成手段により形成する。
【0028】なお、上述の実施例においては、対向する
列の圧電振動子を連続体として形成する場合に例を採っ
て説明したが、共通電極引出用電極を跨ぐこと無く、個
々の共通電極に独立的に形成しても、少なくとも電気的
特性に関しては何等遜色がないことは明らかである。そ
してこの実施例によれば共通電極引出用電極と、駆動電
極とを同時に印刷法で形成することができる。
【0029】また、上述の実施例においては、圧電振動
板を対称線を中心とするように複数列配置したものに例
を採って説明したが、1列のものに適用しても同様の作
用を奏することは明らかである。
【0030】さらに上述の実施例においてはインクジェ
ット式記録ヘッドに例を採って説明したが、他の被駆動
体に適用しても同様の作用を奏することは明らかであ
る。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
少なくとも表面が電気絶縁性を備えて弾性変形可能な板
材と、板材の表面に一定のピッチで列状に形成された共
通電極と、板材の表面の非振動領域に形成されて共通電
極の一端と接続し、共通電極よりも厚い層として形成さ
れた共通電極引出用電極と、共通電極の表面に形成され
た圧電振動子と、圧電振動子の表面に形成され、一端が
板材の表面に延長された駆動電極とを備えたので、振動
領域には可及的に薄い共通電極を形成して振動に障害を
与えないようにして、直近の振動とは関りがない領域の
導電度を重視して形成された共通電極引出用電極を介し
て信号を印加できて、各圧電振動子に供給する信号のロ
スを可及的に少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の圧電振動子配列体の一適用例であるイ
ンクジェット式記録ヘッドを示す分解斜視図である。
【図2】本発明の圧電振動子配列体の一適用例であるイ
ンクジェット式記録ヘッドの断面図である。
【図3】図(イ)、(ロ)は、それぞれ本発明の圧電振
動子配列体の上面構造、A−A線での断面構造を示す図
である。
【図4】図(イ)乃至(ハ)は、それぞれ本発明の圧電
振動子配列体の製造工程を示す図である。
【符号の説明】
1 圧電振動子配列体 5 板材 6a、6b 圧電振動子 30、31 共通電極 32 共通電極引出用電極 33、34 駆動電極

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも表面が電気絶縁性を備えて弾
    性変形可能な板材と、該板材の表面に一定のピッチで列
    状に形成された共通電極と、前記板材の表面の非振動領
    域に形成されて前記共通電極の一端と接続し、前記共通
    電極よりも厚い層として形成された共通電極引出用電極
    と、前記共通電極の表面に形成された圧電振動子と、前
    記圧電振動子の表面に形成され、一端が前記板材の表面
    に延長された駆動電極とからなる圧電振動子配列体。
  2. 【請求項2】 前記圧電振動子が前記共通電極引出用電
    極を対称線とするように対向して複数列形成されている
    請求項1の圧電振動板配列体。
  3. 【請求項3】 前記振動板は、ジルコニアからなり、ま
    た共通電極は、白金、白金系合金、銀、銀系合金から選
    択された材料で形成された請求項1の圧電振動板配列
    体。
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