JPH11254683A

JPH11254683A - インクジェット式記録ヘッド、及びこれに使用する圧電振動子ユニットの製造方法

Info

Publication number: JPH11254683A
Application number: JP7357498A
Authority: JP
Inventors: Tsuyoshi Kitahara; 強北原
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-03-06
Filing date: 1998-03-06
Publication date: 1999-09-21

Abstract

(57)【要約】【課題】エッジ部の欠損等による内部電極同士の短絡
や導通を防止すること。【解決手段】圧電振動子５の先端側に位置する内部電
極２’の非露出端と圧電振動子の対向する側面との距離
Ｌ１を、他の内部電極２、２、２、…、３、３、３、…
の非露出端と圧電振動子の対向する側面との距離Ｌ２よ
りも大きく形成し、先端部に欠けが生じても先端の内部
電極２’の先端２ａ’と外部電極１０との距離が長く、
異なる外部電極９、１０が導通するのを防止する。

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、圧電材料を介在
させて複数の内部電極を交互に積層した縦振動モードの
圧電振動子を圧力発生手段に使用するインクジェット式
記録ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】縦振動モードの圧電振動子を使用したイ
ンクジェット記録ヘッドは、図１０（イ）に示したよう
に圧力発生室Ａ、インク供給口Ｂ，リザーバＣを備えた
流路形成基板Ｄと、流路形成基板Ｄの一方の面を封止す
る弾性板Ｅと、圧力発生室Ａに連通するノズル開口Ｆを
備えたノズルプレートＧとを積層した流路ユニットＨ
と、圧電振動子ユニットＪとの２つの部材を有し、圧電
振動子ユニットＪを構成している各圧電振動子Ｋにより
圧力発生室Ａを膨張、収縮させてインク滴をノズル開口
Ｆから吐出させるものである。

【０００３】圧電振動子Ｋは、振動領域で２つの極の内
部電極Ｌ，Ｍが圧電材料Ｎを介してラップするように積
層され、各内部極の一端でそれぞれ接続するように２つ
の対向する側面に外部電極Ｐ，Ｑを作り付けて構成され
ている。

【０００４】このような圧電振動子Ｋは、複数個分の大
判の圧電振動板を作成し、これを振動子ユニットのサイ
ズ相当の小板に切分け、各小板に外部電極Ｐ、Ｑを作り
付け、さらに各小板の圧電振動板をワイヤソウ等により
一端部に連続部が残るように一定のピッチでスリットを
形成することにより構成されている。

【０００５】しかしながら、大判の圧電振動板を製作す
る段階で、圧電材料の積層工程や、焼成工程で、角部に
欠け等が生じ、この状態で蒸着やスパッタリング等によ
り外部電極Ｐ、Ｑを形成すると、図１０（ロ）に示した
ように欠損部Ｒにも導電材料層が形成されて内部電極
Ｌ，Ｍが異極間で導通し、動作不良を生じるという問題
がある。

【０００６】もとより、厳重な検査によりこのような動
作不良の圧電振動子ユニットが記録ヘッドの構成部品と
して組み込まれることは皆無ではあるが、記録ヘッドの
記録密度の向上を図るため、圧電振動子のサイズが小さ
くなるほど、製造の歩留まりを急速に低下させるという
問題がある。

【０００７】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、圧電振動子のエッジ領域での欠損に因
する圧電振動子の動作不良を最小限として、歩留まりの
向上を図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。

【０００８】また、本発明の他の目的は同上インクジェ
ット式記録ヘッドに使用する圧電振動子ユニットの製造
方法を提案することである。

【０００９】

【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、軸方向に平行に異なる極の
第１の内部電極と第２の内部電極とをそれぞれ一方の側
面でのみ露出させ、かつ中央領域でラップするように圧
電材料を介装して積層した圧電振動子と、前記圧電振動
子の先端に当接して圧力発生室の容積を膨張、縮小させ
る弾性板を有する流路ユニットと、からなるインクジェ
ット式記録ヘッドにおいて、前記圧電振動子の先端側に
位置する内部電極の非露出端と前記圧電振動子の対向す
る側面との距離が、他の内部電極の非露出端と前記圧電
振動子の対向する側面との距離よりも大きく形成するよ
うにした。

【００１０】

【作用】欠けが生じ易い先端の内部電極の非露出端と対
向する他方の極の内部電極との接続用の外部電極との距
離が長いため、先端の欠損部に外部電極の導電層が形成
されても圧電材料が介挿されているため、内部電極を介
して異なる外部電極が導通するのが防止される。

【００１１】

【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は本発明の一実施
例を示すものであって、本発明が特徴とする圧電振動子
ユニット１は、軸方向に直交するように異なる極の内部
電極２、３をそれぞれ一方の側面で露出させ、かつ中央
領域でラップするように圧電材料４を介装して積層した
圧電振動子５を、図２に示したように固定基板６に一定
ピッチで配置して構成されている。なお、図中符号７、
７は、圧電振動子の列設方向の端部に設けた圧電振動子
ユニット位置決め用のダミーの圧電振動子を示す。

【００１２】各圧電振動子５の一方の側面、他方の側面
の内部電極２、３の露出面から固定基板６の表面側にか
けては、駆動信号を供給するフレキシブルケーブル８と
の接続部を形成する外部電極９、１０が蒸着やスパッタ
リングにより形成されている。

【００１３】圧電振動子５の最先端側に位置する内部電
極２’は、他の電極２、２、、…、３、３、３、…より
も短く形成されていて、先端２ａ’から圧電振動子の側
面までの距離Ｌ１が他の内部電極２、２、‥‥、３、
３、３、…の圧電材料に埋もれる側の先端と圧電振動子
５の側面までの距離Ｌ２よりも大きくなるように形成さ
れている。

【００１４】流路形成ユニット１１は、リザーバ１２、
インク供給口１３、及び圧力発生室１４を区画、形成す
る流路形成基板１５と、圧電振動子５の先端に当接して
圧力発生室１４の容積を膨張、縮小させる弾性板１６
と、流路形成基板１５の他方の面を封止して圧力発生室
１４のインクをインク滴として吐出させるノズル開口１
７を備えたノズルプレート１８とを液密に積層して構成
されている。

【００１５】流路形成ユニット１１は、ヘッドホルダ１
９の開口面１９ａに固定され、また圧電振動子ユニット
１は、圧電振動子５の先端に接着剤を塗布して弾性板１
６のアイランド部１６ａに当接させ、固定基板６とヘッ
ドホルダ１９とを接着剤で固定されてインクジェット式
記録ヘッドが構成されている。

【００１６】この実施例において、インク滴を吐出させ
るべきノズル開口１７に連通する圧力発生室１４に対向
する圧電振動子５に駆動信号を印加すると、圧電振動子
５が膨張、収縮して、圧力発生室１４を収縮、膨張させ
る。これにより圧力発生室１４のインクが加圧されてノ
ズル開口１７からインク滴として吐出し、またリザーバ
１２のインクがインク供給口１３を介して圧力発生室１
４に流れ込む。

【００１７】ところで、大判の圧電振動板を製造する過
程で、エッジ部に欠け等が生じることがある。この欠け
が存在する状態で導電材料の蒸着やスパッタリング等に
より外部電極１０が作り付けられると、図３に示したよ
うに欠損部Ｒにも導電層１０’が形成されることになる
が、最先端に位置する内部電極２’は、その先端２ａ’
が欠損部Ｒよりも内側に位置して圧電材料４に依然とし
て埋もれているから、若干の欠けでは導電層１０’は、
内部電極２’に到達することができず、したがって異な
る極の外部電極９、１０が内部電極２’で導通されてし
まう等の事態を防止することができる。

【００１８】図４乃至図６は、このような圧電振動子５
の製造方法に一実施例を示すものであって、表面が平坦
な定盤２０に、複数枚分のサイズを有し、かつ所定厚の
圧電材料のグリーンシート２１を載置する（図４
（I））。

【００１９】これの表面に一方の内部電極２の内、一方
の側面に露出する内部電極のパターンを切り代分以上の
非形成領域を空けて一定のピッチで、マスクを使用して
導電材料の層２２を形成し（図４（II））、電極間の間
隙程度の厚みの圧電材料のグリーンシート２１を重ねる
（図５（III））。

【００２０】他方の極となる内部電極３を形成するパタ
ーンを備えたマスクを使用して、圧電振動子の他方の側
面に対して非形成領域を設け、かつ一方の内部電極２の
パターン２２と同一のピッチで導電材料の層２３を形成
する（図４（VI））。

【００２１】以下、このような工程を複数回繰り返し、
最先端に位置する内部電極２’を形成する段階で、通常
の導電パターン２２（図４（I））の幅ｗ１よりも狭い
幅ｗ２の導電パターン２４を、導電パターン２２と同一
のピッチで形成し（図５（I））、その表面に圧電材料
のグリーンシート２５を重ねる（図５（II））。

【００２２】このようにして積層が終了した段階で、グ
リーンシートを乾燥させてから焼成し、各極の内部電極
の一方が切り代２６に接するようにワイヤソー等でブロ
ック２７、２７、２７、…に切分ける（図５（II
I））。

【００２３】表面にフレキシブルケーブル８（図１）と
の接続用の電極となる外部電極２７、２８をスパッタリ
ングや蒸着により形成し、これら電極２７、２８に高電
圧を印加して所定の分極処理を行った後（図６
（I））、非電極形成側を固定基板２９に接着剤で固定
する（図６（II））。

【００２４】そして後端側、つまり基台の側２９に位置
する内部電極を分離できる程度の位置まで、先端からワ
イヤソウ等の切断手段によりスリット３０を形成して歯
割りする。なお、スリット３０は、その終端が圧電振動
子の配列面に対して斜めとなるように形成したり、また
垂直となるように形成されている。

【００２５】このように表面側の外部電極層２７を分離
し、また裏面側から後端側を経由して表面に延びる外部
電極２８を連続状態となるようにスリット３０を形成す
ることにより、外部電極２７をセレクト電極として、ま
た外部電極２８を電気抵抗が小さな共通電極として形成
することができる。

【００２６】なお、上述の実施例のおいては、最先端側
の内部電極２’の先端２ａ’を側面から後退させるよう
にしているが、図７（イ）に示したように後端に位置す
る内部電極３’の先端３ａ’を同様に側面から後退させ
るようにしてもよい。

【００２７】また、図７（ロ）に示したように先端に位
置する内部電極程、その先端が仮想線Ｃ−Ｃ、Ｃ’−
Ｃ’まで延びるように形成して対向する外部電極８、９
との距離が徐々に大きくなるように形成してもよい。

【００２８】さらに、図７（ハ）に示したように、最先
端に位置する内部電極２’の先端２ａ’の距離Ｌ３を、
他の内部電極２、２、２、…、３、３、３、…と同様に
形成する一方、先端の圧電材料４’の層厚Ｄ１を他の領
域の層厚Ｄ２よりも厚くしてもよい。

【００２９】なお、上述の実施例では軸方向全体を圧電
材料により構成しているが、図８（イ）乃至（ロ）に示
したように圧電振動子５の後端に接着剤３２により、少
なくとも表面が電気絶縁性を有する剛性の高い材料、例
えばセラミック等の部材３３を突き合わせ接合し、この
部材３３を固定基板６に固定するようにしても同様の作
用を奏する。

【００３０】なお、上述の実施例においては、圧電振動
子の不活性領域を固定基板に固定するようにしている
が、図９に示したように非振動領域側の端面を固定基板
３１の表面に固定するように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、
軸方向に平行に異なる極の第１の内部電極と第２の内部
電極とをそれぞれ一方の側面でのみ露出させ、かつ中央
領域でラップするように圧電材料を介装して積層した圧
電振動子と、圧電振動子の先端に当接して圧力発生室の
容積を膨張、縮小させる弾性板を有する流路ユニットと
からなるインクジェット式記録ヘッドにおいて、圧電振
動子の先端側に位置する内部電極の非露出端と圧電振動
子の対向する側面との距離が、他の内部電極の非露出端
と圧電振動子の対向する側面との距離よりも大きく形成
したので、先端部に欠けが生じても先端の内部電極の非
露出端と対向する他方の極の内部電極との接続用の外部
電極との距離が長く、したがって先端の欠損部に外部電
極の導電層が形成されても圧電材料が絶縁層となり、内
部電極を介して異なる外部電極が導通するのを防止でき
る。される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図（イ）、（ロ）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断面図、及び圧電振動子
の先端を拡大して示す図である。

【図２】同上記録ヘッドに使用する圧電振動子ユニット
の一実施例を示す斜視図である。

【図３】同上圧電振動子ユニットの圧電振動子の先端を
拡大して示す図である。

【図４】図（I）乃至（IV）は、同上圧電振動子ユニッ
トの製造方法の内、圧電振動板の製造方法の前半の工程
を示す図である。

【図５】図（I）乃至（III）は、同上圧電振動子ユニッ
トの製造方法の内、圧電振動板の製造方法の後半の工程
を示す図である。

【図６】図（I）乃至（III）は、同上圧電振動子ユニッ
トの製造方法の内、圧電振動板を用いて圧電振動子を形
成する工程を示す図である。

【図７】図（イ）乃至（ハ）は、それぞれ本発明のイン
クジェット式記録ヘッドの他の実施例を圧電振動子の形
態で示す図である。

【図８】図（イ）乃至（ハ）は、それぞれ本発明のイン
クジェット式記録ヘッドの他の実施例を圧電振動子の形
態で示す図である。

【図９】本発明の他の実施例を示す斜視図である。

【図１０】図（イ）、（ロ）は、それぞれ従来のインク
ジェット式記録ヘッド、及びこれの圧電振動子の先端を
拡大して示す図である。

【符号の説明】

１圧電振動子ユニット２、２’ 一方の極の内部電極３他方の極の内部電極４圧電材料５圧電振動子６固定基板１１流路形成ユニット１２リザーバ１３インク供給口１４圧力発生室１７ノズル開口Ｒ欠損部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸方向に平行に異なる極の第１の内部電
極と第２の内部電極とをそれぞれ一方の側面でのみ露出
させ、かつ中央領域でラップするように圧電材料を介装
して積層した圧電振動子と、前記圧電振動子の先端に当接して圧力発生室の容積を膨
張、縮小させる弾性板を有する流路ユニットと、からなるインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記圧電振動子の先端側に位置する内部電極の非露出端
と前記圧電振動子の対向する側面との距離が、他の内部
電極の非露出端と前記圧電振動子の対向する側面との距
離よりも大きく形成されているインクジェット式記録ヘ
ッド。
【請求項２】前記流路ユニットが、リザーバ、インク
供給口、及び圧力発生室を区画、形成する流路形成基板
と、前記圧電振動子の先端に当接して前記圧力発生室の
容積を膨張、収縮させる弾性板と、前記流路形成基板の
他方の面を封止してインク滴を吐出させるノズル開口を
備えたノズルプレートとを液密に積層して構成されてい
る請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項３】前記圧電振動子の後端側に位置する内部
電極の非露出端と前記圧電振動子の対向する側面との距
離が、他の内部電極の非露出端と前記圧電振動子の対向
する側面との距離よりも大きく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。
【請求項４】前記内部電極の非露出端と前記圧電振動
子の対向する側面との距離が、前記圧電振動子の先端側
程、長くなるように設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。
【請求項５】軸方向に平行に異なる極の第１の内部電
極と第２の内部電極とをそれぞれ一方の側面でのみ露出
させ、かつ中央領域でラップするように圧電材料を介装
して積層した圧電振動子と、前記圧電振動子の先端に当接して圧力発生室の容積を膨
張、縮小させる弾性板を有する流路ユニットと、最先端に位置する内部電極の先端側の前記圧電材料の層
が、他の領域の前記内部電極間よりも厚く形成されてい
るインクジェット式記録ヘッド。
【請求項６】前記各圧電振動子の第１、第２の内部電
極を圧電振動子の各側面で並列に接続する外部電極を備
えた請求項１、又は請求項５に記載のインクジェット式
記録ヘッド。
【請求項７】一方の内部電極に接続する外部電極が共
通電極として、また他方の内部電極に接続する外部電極
がセレクト電極としてフレキシブルケーブルに接続され
ている請求項１、又は請求項５に記載のインクジェット
式記録ヘッド。
【請求項８】一方の内部電極に接続する外部電極が、
圧電振動子ユニットを構成する全ての前記圧電振動子の
一方の内部電極と並列に接続されている請求項１、又は
請求項５に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項９】前記圧電振動子が、その非振動領域を固
定基板に固定されて圧電振動子ユニットに構成されてい
る請求項１、または請求項５に記載のインクジェット式
記録ヘッド。
【請求項１０】前記圧電振動子が、前記非振動領域の
側面を前記固定基板に固定されている請求項１、又は請
求項５に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項１１】前記圧電振動子が、前記非振動領域の
端面を前記固定基板に固定されている請求項１、又は請
求項５に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項１２】前記圧電振動子が、その伸縮方向に垂
直に異なる極の内部電極をそれぞれ一側面で露出させ、
かつ振動領域でラップするように圧電材料を介装して積
層した圧電定数ｄ33の圧電振動板に、スリットを形成し
て構成されている請求項１、または請求項５に記載のイ
ンクジェット式記録ヘッド。
【請求項１３】前記スリットが、振動領域に形成され
ている請求項１２に記載のインクジェット式記録ヘッ
ド。
【請求項１４】前記スリットの端面が、前記圧電振動
子の配列面に対して傾斜している請求項１３に記載のイ
ンクジェット式記録ヘッド。
【請求項１５】前記スリットの端面が、前記圧電振動
子の配列面に対して垂直である請求項１３に記載のイン
クジェット式記録ヘッド。
【請求項１６】前記圧電振動子が圧電定数ｄ33方向に
変位する請求項１、又は請求項５に記載のインクジェッ
ト式記録ヘッド。
【請求項１７】複所定のサイズと厚みの圧電材料を介
装しながら、圧電材料層の一方の側面に露出し、他方の
側面から一定の距離を残し、かつ中央部でラップする導
電材料の層を形成する工程と、表面を圧電材料層とするように所定の厚みまで積層が終
了した段階で焼成する工程と、表面に接続用の外部電極を形成する工程と、非振動領域を固定基板に固定して非振動領域側に連続部
を残すようにスリットを形成して歯割りする工程とから
なるインクジェット式記録ヘッド用の圧電振動子ユニッ
トの製造方法。
【請求項１８】前記スリットが、非振動領域に連続部
を残すように形成される請求項１７に記載のインクジェ
ット式記録ヘッド用の圧電振動子ユニットの製造方法。