JPH1110875A - インクジェット式記録ヘッド、及び圧電振動子ユニットの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧電振動子に形成する共通電極を２面だけと
してコストの低減を図ること。 【解決手段】 固定基板１６の少なくとも圧電振動子９
の固定面が導電性を有し、また圧電振動子９がその先端
面、固定基板１６に接着されていない面に、隣接する圧
電振動子９と電気的に独立するセグメント電極２６を、
セグメント電極２６から一定の間隔２５をおいて固定基
板１６に接着されていない面、及び後端面に共通電極２
４を形成し、さらに圧電振動子９の固定基板側に共通電
極２４と接続する内部電極を露出させて電極層２７を形
成して、電極層２７を固定基板１６により並列接続して
電気抵抗を低減させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】本発明は、圧力発生室の一
方の面を振動板で封止し、この振動板を縦振動モードの
圧電振動子により圧力発生室を膨張、収縮させてノズル
開口からインク滴を発生させるインクジェット式記録ヘ
ッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、特開平5-104715号公報に示され
たような縦振動モードの圧電振動子をインクジェット式
記録ヘッドの駆動に使用すると、圧電振動子と振動板と
の当接面積を極めて小さくできるため、１ユニット当た
り１８０ＤＰＩ以上の解像度を実現できる。

【０００３】縦振動モードの圧電振動子Ａは、図８に示
したように一方の極となる内部電極Ｂと、他方の極とな
る内部電極Ｃとを圧電材料Ｄを介してサンドイッチ状に
積層し、一方の内部電極Ｂを先端側に、また他方の内部
電極Ｃを後端側に露出させて、各端面でセグメント電極
Ｅ、及び共通電極Ｆに接続した圧電定数ｄ31のものとし
て構成され、固定基板Ｇに一定のピッチで配列、固定し
て構成され、セグメント電極Ｅと共通電極Ｆとにフレキ
シブルケーブルＨの導電パターンを接続して外部駆動回
路からの信号を供給するように構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】後端側に形成される共
通電極Ｆは、すべての圧電振動子Ａの駆動電流が流れる
ため、これの抵抗を可及的に小さくする目的で、圧電振
動子Ａの上面、後端面、及び裏面の３面に導電層Ｆ１〜
Ｆ３を形成し、後端側を一部残すように櫛歯状に歯割り
して、導電路を確保するように構成されている。なお、
図中符号Ｊは、圧電振動子Ａによりインクの加圧を受け
てインク滴を吐出する流路ユニットを示す。このため、
圧電振動子Ａの先端面、後端面、及び表裏両面の４面に
外部接続用の電極層を必要とし、これらの外部電極層
は、半田付けの容易さを確保する目的で金が使用されて
いる。このため、高速駆動を可能ならしめるため電極層
の抵抗を下げるために電極層を厚く形成しようとする
と、電極形成にコストが掛かるという問題がある。本発
明は、このような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外部接続用の電極層を３面とし
て、高価な電極材料の使用量を低減することができるイ
ンクジェット式記録ヘッドを提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明においては、変位軸方向に延びる２つの
極の内部電極を圧電材料を挟んで交互に積層して圧電定
数ｄ31を有する圧電振動子を固定基板に固定して、フレ
キシブルケーブルにより前記圧電振動子に駆動信号を供
給してノズル開口に連通する圧力発生室の容積を膨張、
収縮させるインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記
固定基板の少なくとも前記圧電振動子の固定面が導電性
を有し、前記圧電振動子の先端面、前記固定基板に接着
されていない面に、隣接する圧電振動子と電気的に独立
するセグメント電極が、また前記セグメント電極から一
定の間隔をおいて前記固定基板に接着されていない面、
及び後端面に共通電極が形成され、さらに前記圧電振動
子の前記固定基板側に少なくとも前記固定基板と対向す
る面に前記共通電極と接続する前記内部電極を露出させ
て形成するようにした。

【０００６】

【作用】露出させて形成した内部電極を介して共通電極
を導電性を有する固定基板により並列接続して電気抵抗
を低減させて、圧電振動子に形成する共通電極を２面だ
けに形成することを可能ならしめる。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１、図２は本発明のインクジェ
ット式記録ヘッドの一実施例を示すものであって、流路
ユニット１は、ノズル開口２を一定ピッチで穿設したノ
ズルプレート３と、ノズル開口２に連通する圧力発生室
４、これにインク供給口５を介してインクを供給するリ
ザーバ６を備えた流路形成基板７と、圧電振動ユニット
８の縦振動モードの各圧電振動子９の先端に当接して圧
力発生室４の容積を膨張、縮小させる弾性板１０とを一
体に積層して構成されている。

【０００８】流路ユニット１は、高分子材料の射出成形
等により構成されたホルダー１１の開口面１２に、また
圧電振動ユニット８は外部からの駆動信号を伝達するフ
レキシブルケーブル１３に接続された上で収容室１４に
収容され、それぞれのホルダ１１との当接面を接着剤に
より固定され、ノズルプレート側にシールド材を兼ねる
枠体１５を挿入して記録ヘッドに構成されている。

【０００９】縦振動モードの圧電振動子９は、先端近傍
から後端まで延びる一方の極となる内部電極２１と、先
端側から固定基板１６との固定領域の手前まで延びる他
方の極となる内部電極２２とを圧電材料２３を介してサ
ンドイッチ状に積層し、一方の内部電極２１を後端側で
露出させ、また他方の内部電極２２を先端側で露出せて
圧電定数ｄ31のものとして構成されている。

【００１０】一方の極となる内部電極２１は、後端面か
ら圧電振動子９の中央部まで延びるように導電層を形成
してなる共通電極２４により、また他方の極となる内部
電極２２は、先端面から共通電極２４の先端側と一定の
間隔２５を有するように導電層を形成してなるセグメン
ト電極２６に接続されている。また圧電振動子９の固定
基板１６との対向面には、一方の極となる内部電極２１
と同様の形状で、かつ内部電極２１と同一の材料からな
る電極層２７が共通電極２４と導電関係を有するように
形成されている。

【００１１】固定基板１６は、導電性材料、たとえば不
錆鋼や、セラミックスの表面に金属層を形成して構成さ
れ、これの表面に圧電振動子９を圧力発生室４の配列ピ
ッチに一致させて固定するとともに、圧電振動子９の共
通電極２４の後端面２４ａが電極２７を介して固定基板
１６と導電的に接続されている。

【００１２】そして、これら圧電振動子９の列の少なく
とも一端側には、図３、図４に示したように圧電振動子
９と同様に構成、つまり先端近傍から後端まで延びる一
方の極となる内部電極２１と、先端側から固定基板１６
との固定領域の手前まで延びる他方の極となる内部電極
２２とを圧電材料２３を介してサンドイッチ状に積層
し、一方の内部電極２１を後端側で露出させ、また他方
の内部電極２２を先端側で露出させ、さらに一方の内部
電極２１は、後端面から圧電振動子９の中央部まで、他
方の内部電極２２は、先端面から共通電極２４の先端側
と一定の間隔２５を有するように導電層を形成してなる
セグメント電極２６に接続し、圧電振動子９よりも若干
幅広に形成されたダミー圧電振動子９’が固定されてい
る。

【００１３】そして圧電振動子９と同様に固定基板１６
との対向面には、一方の極となる内部電極２１と同様の
形状で、かつ内部電極２１と同一の材料からなる電極層
２７が共通電極２４と導電関係を有するように形成され
ている。

【００１４】振動子ユニット８の各圧電振動子９の共通
電極２４、セグメント電極２６は、半田層２８、２９を
介してフレキシブルケーブル１３の導電パターンに接続
されている。

【００１５】フレキシブルケーブル１３は、図５に示し
たように振動子ユニット８の両端のダミーの圧電振動子
９’、９’の幅に一致するアース用の導電パターン３
１、３１と、圧電振動子９、９、９‥‥のセグメント電
極２６に対応する駆動信号供給用の導電パターン３２、
３２、３２、‥‥をベース材３３に形成して構成されて
いる。

【００１６】この実施例において、フレキシブルケーブ
ル１３を介して外部駆動回路から駆動信号を供給する
と、インク滴を吐出させるべき圧電振動子９は、フレキ
シブルケーブル１３の導電パターン３２、及びセグメン
ト電極２６を介して他方の極となる内部電極２２に、ま
たアース用導電パターン３１、固定基板１６、電極層２
７及び共通電極２４を介して一方の極となる内部電極２
１に駆動信号を受け、圧電定数Ｄ31による変位によりノ
ズル開口２からインク滴を吐出させる。

【００１７】このように、各圧電振動子９は、その共通
電極２４が電極層２７により導電性を有する固定基板１
６と並列に接続されているため、小さな抵抗でフレキシ
ブルケーブル１６のアース用導電パターンに接続するこ
とになる。また、最外層の圧電材料２３’をも変位に寄
与させることができ、変位効率を高めることができる。

【００１８】次に上述の圧電振動子ユニット８の製造方
法を図６、７に基づいて説明する。後端から先端近傍ま
で延びる一方の極となる内部電極となる導電材料４１’
を表面から露出させ、以後一方の極となる内部電極とな
る導電材料４１と、先端から活性領域の終端側まで延び
る他方の極となる内部電極となる導電材料４２とを、圧
電材料４３を挟みながら積層し、乾燥後に焼成して形成
された圧電振動板４４、４４を２枚を用意する（図６
（I））。

【００１９】露出している導電材料４１’を内側とする
ように２枚の圧電振動板４４、４４を重ね合わせ、露出
している表面と裏面の、セグメント電極と共通電極との
境界領域にマスク材４５、４５を固定し（図４（I
I））、全周に外部接続用電極形成材料を蒸着して電極
層４６、４７を形成する（図４（III））。

【００２０】蒸着が終了した段階で、２枚の圧電振動板
４４、４４を分離し、またマスク材４５、４５を除去す
ると、先端面、後端面、及び一方の表面の３面にだけ導
電層が形成され、また露出している導電材料４１’の後
端が導電層と電気的に接続された２枚の圧電振動板５
０、５０を得ることができる（図４（IV））。

【００２１】一方の内部電極５１だけが形成された領
域、つまり不活性領域を、金属や、表面に導電層が形成
された固定基板５３を位置決めして（図７（I））接着
剤で固定する（図７（II））。これにより、露出してい
る導電層４１’が固定基板５３と導電関係を形成するこ
とになる。

【００２２】ついで、ダイシングソウやワイヤソウの切
断具５５により、自由端側の先端から少なくともセグメ
ント電極となる導電層４７と導電材料４１の後端側まで
スリット５６、５６、５６、‥‥を形成し、圧電振動子
９としての振動領域及びセグメント電極となる領域を櫛
歯状に切分けると、圧電振動子ユニットが完成する（図
７（III））。

【００２３】なお、スリット５６、５６、５６、‥‥を
形成する際、両端部を若干幅広に切り出して振動関与し
ない若干幅広なダミーの圧電振動子９‘、９’を形成
し、また導電層４７を連続した状態で残すと、共通電極
の電気抵抗を下げるのに役立つ。

【００２４】

【発明の効果】以上、説明したように本発明において
は、固定基板の少なくとも前記圧電振動子の固定面が導
電性を有し、また圧電振動子の先端面、固定基板に接着
されていない面に、隣接する圧電振動子と電気的に独立
するセグメント電極が、セグメント電極から一定の間隔
をおいて前記固定基板に接着されていない面、及び後端
面に共通電極が形成され、さらに圧電振動子の固定基板
側に少なくとも固定基板と対向する面に共通電極と接続
する内部電極を露出させて形成したので、共通電極を露
出させて形成した内部電極を介して導電性を有する固定
基板により並列接続して電気抵抗を低減させて、外部接
続用電極の形成面積を小さくしてコストの低減を図るこ
とができるばかりでなく、最外層の圧電材料をも変位に
寄与させることができて変位効率を高めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェット式記録ヘッドの一実施
例を示す組み立て斜視図である。

【図２】同上装置の断面構造を示す図である。

【図３】同上記録ヘッドのダミーの圧電振動子とフレキ
シブルケーブルの接続構造を示す断面図である。

【図４】図（イ）、（ロ）は、それぞれ同上記録ヘッド
に用いる圧電振動ユニットの一実施例を示す斜視図であ
る。

【図５】フレキシブルケーブルの一実施例を示す図であ
る。

【図６】図（I）乃至（IV）は、それぞれ同上記録ヘッ
ドに用いる振動子ユニットの製造工程の内、電極形成工
程を示す図である。

【図７】図（I）乃至（III）は、それぞれ同上記録ヘッ
ドに用いる振動子ユニットの製造工程の内、分割工程ま
でを示す図である。

【図８】圧電定数ｄ31の圧電振動子を使用した従来のイ
ンクジェット式記録ヘッドの一例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 流路ユニット ８ 振動子ユニット ９ 圧電振動子 ９’ ダミーの圧電振動子 １３ フレキシブルケーブル １６ 固定基板 ２４ 共通電極 ２６ セグメント電極 ２７ 導電層

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変位軸方向に延びる２つの極の内部電極
   を圧電材料を挟んで交互に積層して圧電定数ｄ31を有す
   る圧電振動子を固定基板に固定して、フレキシブルケー
   ブルにより前記圧電振動子に駆動信号を供給してノズル
   開口に連通する圧力発生室の容積を膨張、収縮させるイ
   ンクジェット式記録ヘッドにおいて、 前記固定基板の少なくとも前記圧電振動子の固定面が導
   電性を有し、前記圧電振動子の先端面、前記固定基板に
   接着されていない面に、隣接する圧電振動子と電気的に
   独立するセグメント電極が、また前記セグメント電極か
   ら一定の間隔をおいて前記固定基板に接着されていない
   面、及び後端面に共通電極が形成され、さらに前記圧電
   振動子の前記固定基板側に少なくとも前記固定基板と対
   向する面に前記共通電極と接続する前記内部電極が露出
   して形成されているインクジェット式記録ヘッド。
2. 【請求項２】 前記内部電極の一方が前記圧電振動子の
   先端面に露出し、前記内部電極の他方が前記圧電振動子
   の後端面に露出している請求項１に記載のインクジェッ
   ト式記録ヘッド。
3. 【請求項３】 前記露出されている内部電極が、固定基
   板と導電関係を有する請求項１に記載のインクジェット
   式記録ヘッド。
4. 【請求項４】 前記露出されている内部電極が、前記圧
   電材料に埋め込んで形成される内部電極と同一材料によ
   り形成されている請求項１に記載のインクジェット式記
   録ヘッド。
5. 【請求項５】 前記圧電振動子の固定面が不活性領域で
   ある請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
6. 【請求項６】 前記固定基板と前記圧電振動子が接着剤
   により接着されている請求項１に記載のインクジェット
   式記録ヘッド。
7. 【請求項７】 前記接着剤が導電性接着剤である請求項
   ６に記載のインクジェット式記録ヘッド。
8. 【請求項８】 前記圧電振動子が縦振動モードである請
   求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
9. 【請求項９】 前記固定基板が防錆鋼により構成されて
   いる請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
10. 【請求項１０】 前記固定基板がセラミックの表面に金
    属層を形成して構成されている請求項１記載のインクジ
    ェット式記録ヘッド。
11. 【請求項１１】 前記圧電振動子は、少なくともセグメ
    ント電極が形成されている領域をスリットにより分離さ
    れている請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッ
    ド。
12. 【請求項１２】 前記圧電振動子は、少なくとも前記圧
    電振動子の先端面に露出する内部電極が形成されている
    領域をスリットにより分離されている請求項１に記載の
    インクジェット式記録ヘッド。
13. 【請求項１３】 前記圧電振動子は、少なくとも前記圧
    電振動子の後端面の一部がスリットにより分離されてい
    ない領域を有する請求項１に記載のインクジェット式記
    録ヘッド。
14. 【請求項１４】 前記圧電振動子は、少なくとも前記圧
    電振動子の前記共通電極の一部がスリットにより分離さ
    れていない領域を有する請求項１に記載のインクジェッ
    ト式記録ヘッド。
15. 【請求項１５】 前記圧電振動子が一定のピッチで前記
    固定基板に固定されている請求項１に記載のインクジェ
    ット式記録ヘッド。
16. 【請求項１６】 前記圧電振動子の列の少なくとも一端
    側に振動しないダミー振動子が形成されている請求項１
    に記載のインクジェット式記録ヘッド。
17. 【請求項１７】 前記圧電振動子の列の少なくとも一端
    側の圧電振動子の固定基板に接着されていない面の前記
    共通電極に、前記フレキシブルケーブルのアース用の導
    電パターンが接合される請求項１に記載のインクジェッ
    ト式記録ヘッド。
18. 【請求項１８】 一方の表面から露出させて形成される
    一方の極となる第１の内部電極と、他方の極となる第２
    の内部電極と圧電材料とを交互に重ね合わせ、第１の内
    部電極が一方の表面及び後端に、また第２の内部極が先
    端側に露出するように積層した圧電振動板を、第１の内
    部電極の露出面を対向させて２枚重ね合わせ、表面、及
    び裏面のセグメント電極と共通電極との境界領域にマス
    ク材を固定して外部接続用電極形成材料を蒸着する工程
    と、 蒸着後に２枚の前記圧電振動板を分離し、また前記マス
    ク材を除去して不活性領域を少なくとも表面が導電性を
    有する固定基板に接着剤で固定する工程と、 自由端側の先端から少なくとも前記セグメント電極の後
    端までスリットを形成する工程と、 からなる圧電振動子ユニットの製造方法。