JPH10275946A - 圧電アクチュエータの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクジェット記録ヘッドに使用する圧電ア
クチュエータを効率よく、かつ、低コストで製造する。 【解決手段】 それぞれ矩形状であって、長さＬ１’，
Ｌ２’が異なり、幅Ｗ１’，Ｗ２’及び厚さＤ１’，Ｄ
２’が同一である第１及び第２の圧電プレート４１，４
２を、これらの長さ方向に伸びる両側部４１ａ，４１
ｂ，４２ａ，４２ｂがそれぞれ同一直線上４０ａ，４０
ｂに位置させ、かつ、所定間隔４５をあけて基板上に接
着する。次に、第１及び第２の圧電プレート４１，４２
の長さ方向にダイシングソー４４を複数回走査させ、第
１及び第２の圧電プレート４１，４２を長さ方向に縦断
する溝４８，４９を、幅方向に所定間隔をあけて複数個
設ける。この溝４８，４９により第１及び第２の圧電プ
レート４１，４１をそれぞれ複数個の圧電アクチュエー
タ１５，２５に分割する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像信号に応じて
インク滴を吐出し、記録紙等の記録媒体に付着させて画
像を記録するドロップ・オン・デマンド（ＤＯＤ）方式
のインクジェット記録ヘッドに使用される圧電アクチュ
エータの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】インク
ジェット記録ヘッドを用いて高画質で高速印字を行うに
は、印字ドット径を調節することにより階調性を表現す
ることが有効であり、そのためには、ノズルから吐出す
るインク量を階調段階に応じて変化させることが必要で
ある。これに対して、従来、複数のヘッド部を有すると
共に、各ヘッド部のノズル径を他のヘッド部のノズル径
と異ならせたインクジェット記録ヘッドが提案されてい
る。

【０００３】しかし、各ヘッド部のノズル径を他のもの
と変えただけでは階調の幅があまり広がらず、写真のよ
うな滑らかな中間階調表現を実現するのは困難である。
そのため、本出願人は先に、インクキャビティに収容さ
れたインクを加圧してノズルから吐出させるための圧電
アクチュエータの大きさを、ヘッド部毎に異ならせたイ
ンクジェット記録ヘッドを提案した（特願平８−１１８
８４０号）。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかるヘッド
部毎に大きさの異なる圧電アクチュエータを効率よく、
かつ、低コストで製造することを課題としてなされたも
ので、それぞれ矩形状であって、それぞれ矩形状であっ
て、長さが異なり、幅及び厚さが同一である第１及び第
２の圧電プレートを、これらの長さ方向に伸びる両側部
をそれぞれ同一直線上に位置させ、かつ、所定間隔を置
いて基板上に接着した後、上記第１及び第２の圧電プレ
ートを長さ方向に縦断する溝を、幅方向に所定間隔をあ
けて複数個設け、第１及び第２の圧電プレートをそれぞ
れ複数個の圧電アクチュエータに分割することを特徴と
する圧電アクチュエータの製造方法を提供するものであ
る。

【０００５】

【発明の効果】本発明の製造方法では、矩形状の第１及
び第２の圧電プレートを、これらの長さ方向に伸びる両
側部がそれぞれ同一直線上に位置するように、基板上に
接着する。そのため、第１及び第２の圧電プレートを長
さ方向に縦断する溝を、幅方向に間隔をあけて設けると
いう１つの工程で一括して、第１及び第２の圧電プレー
トをそれぞれ複数の圧電アクチュエータに分割できる。
よって、本発明の製造方法では、圧電プレートの幅方向
に溝を設ける加工を行う必要がなく、効率よく、かつ、
低コストで長さの異なる２種類の圧電アクチュエータを
製造することができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態について説明する。図１から図４
は、インクジェット記録ヘッド１を示す。このインクジ
ェット記録ヘッド１は小径インク滴吐出用ヘッド部（以
下「小径ヘッド部１０」という。）と大径インク滴吐出
用ヘッド部２０（以下「小径ヘッド部２０」という。）
からなる。これら小径ヘッド部１０と大径ヘッド部２０
は、図２，４に示すように、天板２、隔壁３、枠体４、
圧電アクチュエータ１５，２５、基板５を組み合わせて
構成されている。

【０００７】天板２は金属、合成樹脂、又はセラミック
等の材料からなり、隔壁３との対向部（対向面）の小径
ヘッド部１０と大径ヘッド部２０と対応する部分に、イ
ンク６を収容する複数のインクキャビティ１１，２１、
これらインクキャビティ１１，２１のインク６を吐出す
るノズル１４，２４、補給用インクを収容するインク供
給室１３，２３、及び、各インクキャビティ１１，２１
をインク収容室１３，２３に連結するインクインレット
１２，２２が形成されている。

【０００８】隔壁３は金属又は合成樹脂等の薄肉フィル
ムからなり、天板２と枠体４との間に張力がかかった状
態で固定されている。

【０００９】枠体４は金属、合成樹脂、又はセラミック
等により形成されており、隔壁３と基板５との間に固定
されている。枠体４は、基板５の外縁に沿った枠部４ａ
と基板５の中央線７に沿った枠部４ｂとを有している。
各枠部４ａ，４ｂに囲まれる２つの空間のうちの一方は
小径ヘッド部１０に対応し、他方は大径ヘッド部２０に
対応している。

【００１０】圧電アクチュエータ１５，２５は、圧電材
料からなる細長い矩形体であって、その上下面には図３
に示すように金属電極層３０，３１がそれぞれ形成され
ている。これら圧電アクチュエータ１４，２５は、それ
ぞれ上記枠体４に囲まれた小径ヘッド部１０と大径ヘッ
ド部２０の空間において、インキクャビティ１１，２１
に沿って平行に配置されている。また、一方の金属電極
層３０は、導電性の接着剤層３２及び隔壁３を介してア
ースに接続され、他方の金属電極層３１は、導電性の接
着剤層３３により基板５上に形成された個別引き出し配
線３４に導通している。

【００１１】圧電アクチュエータ１５，２５の大きさ
は、小径ヘッド部１０と大径ヘッド部２０とで異なる。
すなわち、図１，２に示すように、圧電アクチュエータ
１５，２５の幅Ｗ１，Ｗ２、厚さＴ１，Ｔ２はそれぞれ
同一であるが、長さＬ１，Ｌ２は小径ヘッド部１０の圧
電アクチュエータ１５よりも大径ヘッド部２０の圧電ア
クチュエータ２５の方が長い。

【００１２】基板５は、セラミック、金属又は合成樹脂
等の硬質な材料からなる。

【００１３】上記構造のインクジェット記録ヘッド１で
は、図示しないインクタンクからインク供給室１３，２
３、インクレット１２，２２を介して各インクキャビテ
ィ１１，２１にインク６が供給される。そして、画像信
号制御回路（図示せず）から圧電アクチュエータ１５，
２５に電圧（画像信号）が印加されると、圧電アクチュ
エータ１５，２５がインクキャビティ１１，２１に向か
って変形する。この変形は隔壁３に伝えられ、これによ
りインクキャビティ１１，２１内のインク６が加圧され
て、ノズル１４，２４を介してインク滴が飛翔する。

【００１４】上記圧電アクチュエータ１５，２５の製造
方法について図５から図８を参照して説明する。まず、
予め個別引き出し配線３４（図２にのみ図示する。）を
設けた基板５上に、図５に示すように、スクリーン印刷
等の手段により導電性の接着剤３６を塗布する。図５に
示すように、接着剤３６は、それぞれ後述する圧電プレ
ート４１，４２が接着される２つの矩形領域３７，３８
に塗布される。これら矩形領域３７，３８に塗布された
接着剤３６は、図３の接着剤層３３を構成するものであ
る。一方、基板５上の枠体４への取付箇所に対応する部
分、すなわち基板５の外縁近傍及び中央部には、接着剤
非塗布領域３９が形成される。

【００１５】次に、図６に示すように、上記接着剤３６
を塗布した２つの領域３７，３８にそれぞれ圧電プレー
ト４１，４２を固定する。これらの圧電プレート４１，
４２は、スパッタリングやめっき法等により上下面に上
記金属電極層３０，３１を形成したＰＺＴ（ジルコン酸
鉛＋チタン酸鉛）等の圧電材料からなる、矩形板材であ
る。また、圧電プレート４１，４２は、幅Ｗ１’Ｗ
２’、厚さＴ１’Ｔ２’がそれぞれ同一であって長さＬ
１’Ｌ２’が異なる。すなわち、一方の圧電プレート４
１は、小径ヘッド部１０の圧電アクチュエータ１５を形
成するためのものであり、その長さＬ１’は小径ヘッド
部１０の圧電アクチュエータ１５の長さＬ１と同一とし
ている。また、他方の圧電プレート４２は、大径ヘッド
部２０の圧電アクチュエータ２５を形成するためのもの
であり、その長さＬ２’は上記した大径ヘッド部２０の
圧電アクチュエータ２５の長さＬ２と同一としている。

【００１６】上記圧電プレート４１，４２は、基板５の
長さ方向に並ぶように基板５上に配置されている。すな
わち、圧電プレート４１の長さＬ１’方向に伸びる両側
部４１ａ，４１ｂと、圧電プレート４２の長さＬ２’方
向に伸びる両側部４２ａ，４２ａとが、それぞれ基板５
の長さ方向に延在する同一の直線４２ａ，４２上に位置
している。また、基板５上に接着された圧電プレート４
１，４２間には、間隔４５が存在する。

【００１７】次に、図７に示すように、回転するダイシ
ングソー４３を矢印４４で示すように圧電プレート４
１，４２の長さＬ１’，Ｌ２’方向、すなわち上記のよ
うに２枚の圧電プレート４１，４２が基板５上に並べら
れた方向に走査させる。また、ダイシングソー４３が基
板５の長さ方向の一端５ａから他端５ｂへ移動し終える
度に、基台５を矢印４６で示す圧電プレート４１，４２
の幅Ｗ１’，Ｗ２’方向、すなわち上記圧電プレート４
１，４２を並べた方向と直交する方向に等ピッチで送り
移動させる。なお、これとは逆に、ダイシングソー４３
を基台５に対して対して送り移動させてもよい。

【００１８】ダイシングソー４３が基板５をその一端５
ａから他端５ｂまで１回通過する度に、第１及び第２の
圧電プレート４１，４２に長さＬ１’，Ｌ２’方向の一
端４１ａ，４２ａから他端４１ｂ，４２ｂまでを縦断す
るほぼ真直な溝４８，４９が形成され、かつ、これらの
溝４８，４９は一つの直線上に形成される。また、上記
のようにダイシングソー４３を相対的に基台５を幅Ｗ
１’，Ｗ２’の方向（矢印４６の方向）に等ピッチで送
っているため、各圧電プレート４１，４２に形成される
溝４８，４９は平行かつ等間隔である。なお、図４に示
すように、上記溝４８，４９は基板５を少し削り込むよ
うに形成しており、幅方向に隣接する圧電アクチュエー
タ１５，２５間の接着剤層３３を削り取って隣り合う圧
電アクチュエータ１５，２５を互いに電気的に分断して
いる。

【００１９】図８に示すように、上記ダイシング加工に
よって形成した溝４８，４９により、各圧電プレート４
１，４２は、それぞれ圧電アクチュエータ１５，２５と
なる部分と、隣接する圧電アクチュエータ１５，２５間
に介設される側壁５１，５２となる部分とに分割され
る。この状態で上記圧電アクチュエータ１５，２５とな
る部分について、個別引き出し配線３４と導電性の隔壁
３により、金属電極層３０，３１に高電圧を印加して分
極処理する。そして、基板５上に枠体４を接着する一
方、天板２に隔壁３を接着した後、基板５に取付けた圧
電アクチュエータ１５，２５及び枠体４を導電性接着剤
３６により隔壁３に接着する。

【００２０】上記本実施形態の製造方法では、２枚の圧
電プレート４１，４２の長さＬ１’，Ｌ２’をそれぞれ
圧電アクチュエータ１５，２５の長さＬ１，Ｌ２と同一
に設定し、かつ、圧電プレート４１，４２は長さＬ１’
Ｌ２’方向に伸びる両側部４１ａ，〜４２ｂがそれぞれ
同一の直線４２ａ，４２上に配置されるように基板５に
接着される。そのため、圧電アクチュエータ１５，２５
の長さを調節するために上記溝４８，４９と直交する方
向、すなわち圧電プレート４１，４２の幅Ｗ１’，Ｗ
２’方向に溝を設ける必要がない。よって、上記１回の
ダイシング加工により、小径ヘッド部１０及び大径ヘッ
ド部２０の圧電アクチュエータ１５，２５を同時に形成
することができ、効率よく、かつ低コストで圧電アクチ
ュエータを製造することができる。

【００２１】なお、圧電アクチュエータを形成するため
の圧電プレートは金属電極層と圧電材料とを交互に複数
層重ねた積層型圧電部材からなるものであってもよい。
また、圧電プレートへの溝の形成は、ダイシング加工に
限定されず、他の加工方法により行ってもよい。さら
に、各金属電極層の３０，３１の引き出し構造等も、上
記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。ま
た、接着剤を塗布した矩形領域３７，３８は、塗布時に
は、別個に塗布しなくてもよい。すなわち、基板５の全
面に接着剤を塗布し、ＰＺＴからなる圧電プレート４
１，４２接着して乾燥させた後に、圧電アクチュエータ
と同様にダイシング加工等により２つの矩形領域３７，
３８を分離させてもよい。さらにまた、図９及び図１０
に示すように、圧電プレート４１，４２でダイシング加
工により形成する溝の間隔を異ならせることにより、小
径ヘッド部１０の圧電アクチャエータ７１と大径ヘッド
部２０の圧電アクチュエータ７０の幅を異ならせてもよ
い。なお、この場合も小径ヘッド部１０と大径ヘッド部
２０の壁部６１，７０は同一幅としてある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 インクジェット記録ヘッドの正面図である。

【図２】 図１のインクジェット記録ヘッドのII−II線
断面図である。

【図３】 図２のインクジェット記録ヘッドのIII−III
線断面図である。

【図４】 図２のインクジェット記録ヘッドのIV−IV線
断面図である。

【図５】 基板及びこの基板上の接着剤塗布領域を示す
斜視図である。

【図６】 基板及び基板上に接着した圧電プレートを示
す斜視図である。

【図７】 ダイシング加工による溝形成工程を示す斜視
図である。

【図８】 ダイシング加工により溝が形成された圧電プ
レートの斜視図である。

【図９】 ダイシング加工による溝形成工程の他の例を
示す斜視図である。

【図１０】 ダイシング加工により溝が形成された圧電
プレートの他の例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１…インクジェット記録ヘッド、 ５…基板、 １０…
小径ヘッド部、 １５，２５…圧電アクチュエータ、
２０…大径ヘッド部、 ４１，４２…圧電プレート、
４３…ダイシングソー、 ４８，４９…溝 ５１，７
０，６１…側壁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ矩形状であって、長さが異な
   り、幅及び厚さが同一である第１及び第２の圧電プレー
   トを、これらの長さ方向に伸びる両側部をそれぞれ同一
   直線上に位置させ、かつ、所定間隔を置いて基板上に接
   着した後、 上記第１及び第２の圧電プレートを長さ方向に縦断する
   溝を、幅方向に所定間隔をあけて複数個設け、第１及び
   第２の圧電プレートをそれぞれ複数個の圧電アクチュエ
   ータに分割することを特徴とする圧電アクチュエータの
   製造方法。