JP3381779B2 - 圧電振動子ユニット、圧電振動子ユニットの製造方法、及びインクジェット式記録ヘッド - Google Patents

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

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、伸縮軸方向に平行
に内部電極が積層形成された圧電振動子ユニット、より
詳細には内部電極の構造、及び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
ンクジェット式記録ヘッドは、特開平4-1052号公報に見
られるように、複数のノズルを穿設したノズルプレート
の背面に狭い間隙をおいて弾性板を配設し、さらに弾性
板の背面に流路形成基板の各圧力発生室に対応するよう
分割した圧電定数ｄ31の圧電振動子を当接させて構成
し、リサーバからのインクをインク供給口を経由させて
圧力発生室に導いた上で、ここのインクを記録信号に応
じて駆動させた圧電振動子により加圧してインク滴とし
てノズル開口から吐出させるようにしたものである。
【０００３】このような圧電振動子は、例えば特開平7-
195688号公報に見られるように内部共通電極と、内部個
別電極とを圧電材料を介してサンドイッチ状に積層し、
内部共通電極を固定端側の後端面に、また内部個別電極
を自由端側の先端面に露出させた１枚の圧電振動板を、
両端にダミーの圧電振動子を、また中央部に駆動用圧電
振動子を、非振動領域が連続するように歯割して構成さ
れている。内部個別電極は、先端面から非振動領域に延
びるセグメント電極に、内部共通電極は後端面から非振
動領域に延びるコモン電極に接続され、これらセグメン
ト電極とコモン電極にフレキシブケーブルを接続して駆
動信号が供給されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このように端面と表面
との２面に鈎型に外部電極を形成する関係上、端面と表
面との境界での導電層に不良が生じやすく、導電層形成
に手間が掛かるという問題や、また角部が比較的欠けや
すく、接続不良を生じて製造の歩留まりが低下するとい
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、先端の若干
の欠けによっても導通関係を確保することができる圧電
振動子ユニットを提供することである。また、本発明の
第２の目的は、前記圧電振動子ユニットの製造方法を提
案することである。さらに、本発明の第３の目的は、前
記圧電振動子ユニットを使用した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】このような問題を解消す
るために本発明においては、振動領域に内部個別電極と
内部共通電極とが重なるように導電層を圧電材料を介し
て積層するとともに、少なくとも一方の端部領域で前記
圧電材料を貫通し、かつ前記内部個別電極となる前記導
電層同士、または前記内部共通電極となる前記導電層同
士を前記電極の形成領域に設けられたスルーホールに充
填された導電材料により接続して、前記各導電層を接続
する前記スルーホールの導電材料、または前記内部個別
電極同士を接続する前記スルーホールの導電材料に接続
する外部電極層を長手方向の１つの面に形成した複数の
圧電振動子を固定基板に固定するようにした。
【０００６】
【作用】圧電振動子を構成する内部個別電極、または内
部共通電極を構成する導電層同士を圧電振動子の端面よ
りも内側のスルーホールに相互接続して長手方向の表面
に引き出すから、形成が困難な端面や、また角部への導
電層が不要となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】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１
０とを一体に積層して構成されている。
【０００８】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１１に接続された上
でヘッドホルダ１２の収容室１３に収容、固定され、ま
た流路ユニット１は、ホルダー１２の開口面１４に固定
されて記録ヘッドが構成されている。
【０００９】振動子ユニット８は、圧電定数ｄ31を有す
る圧電振動子９を圧力発生室４の配列ピッチに一致させ
て固定基板１５に固定するとともに、必要に応じて圧電
振動子９の列設方向の両端に位置して若干幅広に構成さ
れたダミーの圧電振動子を固定基板１５に固定して構成
されている。
【００１０】駆動用圧電振動子９は、図２に示したよう
に内部共通電極１７と、内部個別電極１８とを圧電材料
１９を介してサンドイッチ状に積層し、固定端側に穿設
されたスルーホール２０を埋める導電層を介して内部共
通電極１７が並列に、また自由端側に穿設されたスルー
ホール２１を埋める導電層を介して内部個別電極１８が
並列に接続されている。表面側には内部個別電極を兼ね
たセグメント電極２２と、コモン電極２３が形成され、
これら電極２２、２３にフレキシブルケーブル１１が接
続されている。
【００１１】この実施例においては、各層のスルーホー
ル２０ａ、２０ｂ、及び２１ａ、２１ｂは軸方向に若干
ずらせて、１層おきに同一線上に位置するように形成さ
れている。
【００１２】図３は、上述の圧電振動子ユニットの製造
方法の一実施例を示すものであって、両端近傍にスルー
ホール３０ａ、３１ａが、圧電振動子の配列ピッチに一
致するように穿設された所定厚の圧電材料のグリーンシ
ート３２を用意し（図３（I））、これの表面にスルー
ホール３１ａよりも中央部よりで、かつ内部共通電極１
７の先端に一致する領域に帯状の非導電領域３３を形成
し、かつスルーホール３０ａ、３１ａの内面を埋めるよ
うに導電層３４、３５を導電塗料の印刷等により形成す
る（図３（II））。
【００１３】スルーホール３０ａ、３１ａとは圧電振動
子の軸方向に若干、異なる位置にスルーホール３０ｂ、
３１ｂが形成された所定厚の圧電材料のグリーンシート
３２’を重ね（図３（III））、これの表面にスルーホ
ール３０ｂよりも中央部よりで、かつ内部個別電極１８
の先端に一致する領域に帯状の非導電領域３６を形成
し、かつスルーホール３０ｂ、３１ｂの内面を埋めるよ
うに導電層３７、３８を形成する（図４（I））。
【００１４】これらスルーホール３０ａ、３０ｂ，３１
ａ、３１ｂは、少なくとも１つの方向の幅を、グリーン
シート３２、３２’の厚みより大きくなるように形成し
ておくと、導電層を形成する導電塗料を確実にスルーホ
ール３０ａ、３０ｂ，３１ａ、３１ｂに充填することが
できる。
【００１５】以下、上述の工程を交互に繰り返して必要
な層数だけ積層して、前述と同様のスルーホール３０
ａ、３１ａ（３０ｂ、３１ｂ）が穿設された圧電材料の
グリーンシート３２”を積層し、セグメント電極２２
と、コモン電極２３との境界に帯状の非導電領域３９を
形成し、かつスルーホール３０ａ、３１ａ（３０ｂ、３
１ｂ）の内面を埋めるように導電層４０、４１を形成す
る（図４（II））。
【００１６】圧電材料のグリーンシートを乾燥させてか
ら焼成して１枚の圧電材料板４２を構成し、自由端とな
る先端側のスルーホール３１ａ（３１ｂ）の配列ピッチ
に一致するピッチで、ワイヤーソウやダイシングソウ等
の切断具４３により少なくとも導電層４０を相互に分離
できる領域まで、その底部４４ａが表面側が後端側に、
また裏面側が先端側に位置する斜面となるように斜めの
切断線Ｃによりスリット４４を形成して、後端部側が連
続部となるように歯割する（図４（III））。
【００１７】なお、上述の実施例においては、圧電材料
板４２そのもののにスリットを形成しているが、図５に
示したように、非振動領域を接着剤等で固定基板４５に
固定してからスリット４４を形成すると、作業能率の向
上を図ることができる。
【００１８】このように構成されたインクジェット式記
録ヘッドにおいて、フレキシブルケーブル１１により駆
動信号を供給すると、セグメント電極２２、各層のスル
ーホール２１ａ、２１ｂを介して内部個別電極１８に、
またコモン電極２３、各層のスルーホール２０ａ、２０
ｂを介して内部共通電極１７に駆動信号が印加され、圧
電材料１９の層が軸方向に収縮する。
【００１９】これにより圧力発生室４が容積が膨張して
インク供給口５を介してリザーバ６のインクが圧力発生
室４に流れ込む。所定時間の経過後の駆動信号の供給を
停止すると、圧電振動子９が元の状態に復帰して圧力発
生室４の容積が相対的に収縮し、ノズル開口２からイン
ク滴が吐出する。
【００２０】ところで、圧電振動子９の先端面９ａ、及
び後端面９ｂには接続用の外部電極が存在しないから、
図６に示したようスルーホール２０、２１に至らない微
小な欠け９ｃ、９ｄが存在してもセグメント電極、また
はコモン電極２３と内部共通電極１８、また内部個別電
極１７との導電関係を維持することができる。これによ
り、１枚の圧電材料板４２にスリットを形成して個々の
圧電振動子９に分割したり、また記録ヘッドへの組立時
に、例え欠けが生じても実質的な不都合がなく、製造の
歩留まりを向上することができる。
【００２１】なお、上述の実施例においては、内部個別
電極１７、内部共通電極１８、セグメント電極２２、及
びコモン電極２３をそれぞれ両端部から露出するように
形成しているが、図７に示したようにスルーホール２
０、２１と先端面９ａ、または後端面９ｂとの間に位置
するように形成すると、圧電振動子９の端面９ａ、９ｂ
に導電材料を当接させても内部個別電極１７と内部共通
電極１８との短絡を防止することができる。
【００２２】また、上述の実施例においては内部個別電
極１７、及び内部共通電極１８をそれぞれスルーホール
２０、２１により接続するようにしているが、図８
（イ）、（ロ）に示したように一方、例えば先端面、ま
たは後端面のいずれか一方に外部電極２４、２５を形成
し、内部個別電極１７、または内部共通電極１８を外部
電極２４、２５により並列に接続してコモン電極２３、
またはセグメント電極２２に接続するようにしても、製
造の歩留まりを向上することができる。
【００２３】さらに、上述の実施例においては、各層の
スルーホール２０ａ、２０ｂ、及び２１ａ、２１ｂが軸
方向に若干ずらせて形成されているが、図９（イ）に示
したように同一軸線Ａ、Ｂ上に形成したり、また図９
（ロ）に示したように固定領域側のスルーホールを細長
い穴２６として形成しても同様の作用を奏する。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、圧
電振動子を構成する内部個別電極、または内部共通電極
を、圧電振動子の端面よりも内側のスルーホールにより
相互接続して長手方向の表面に引き出すことができ、形
成が困難な端面や、また角部へ導電層を不要として信頼
性を高めることができる。また、比較的欠けが生じやす
い圧電振動子の端面に外部電極が存在しないから、歯割
時や記録ヘッドへの組立時に、例え欠けが生じても実質
的な不都合がなく、製造の歩留まりを向上することがで
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、圧電振動子の領域での断面構造でもって示す図で
ある。
【図２】同上記録ヘッドの圧電振動子を拡大して示す断
面図である。
【図３】図（I）乃至（III）は、それぞれ同上圧電振動
子の製造方法の前半の工程を示す図である。
【図４】図（I）乃至（III）は、それぞれ同上圧電振動
子の製造方法の後半の工程を示す図である。
【図５】圧電振動子の製造方法の他の実施例を示す図で
ある。
【図６】同上圧電振動子の先端面に欠けが生じた状態を
示す図である。
【図７】本発明の他の実施例を示す断面図である。
【図８】図（イ）、（ロ）は、それぞれ本発明の他の実
施例を示す断面図である。
【図９】図（イ）、（ロ）は、それぞれ本発明の他の実
施例を示す断面図と斜視図である。
【符号の説明】
１ 流路ユニット ２ ノズル開口 ４ 圧力発生室 ５ インク供給口 ６ リザーバ ８ 圧電振動ユニット ９ 圧電振動子 １１ フレキシブルケーブル １７ 内部共通電極 １８ 内部個別電極 １９ 圧電材料 ２０、２１ 接続用のスルーホール ２２ セグメント電極 ２３ コモン電極
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B41J 2/045 B41J 2/055 B41J 2/16 H01L 41/083

Claims (18)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 振動領域に内部個別電極と内部共通電極
    とが重なるように導電層を圧電材料を介して積層すると
    ともに、少なくとも一方の端部領域で前記圧電材料を貫
    通し、かつ前記内部個別電極となる前記導電層同士、ま
    たは前記内部共通電極となる前記導電層同士を前記電極
    の形成領域に設けられたスルーホールに充填された導電
    材料により接続して、前記各導電層を接続する前記スル
    ーホールの導電材料、または前記内部個別電極同士を接
    続する前記スルーホールの導電材料に接続する外部電極
    層を長手方向の１つの面に形成した複数の圧電振動子を
    固定基板に固定してなる圧電振動子ユニット。
  2. 【請求項２】 前記圧電振動子が、前記内部個別電極と
    なる前記導電層同士を接続するスルーホールを圧電振動
    子毎に形成している請求項１に記載の圧電振動子ユニッ
    ト。
  3. 【請求項３】 前記導電層が、前記圧電素子の端部に形
    成された前記スルーホールを埋める導電材料により導通
    関係を形成している請求項１に記載の圧電振動子ユニッ
    ト。
  4. 【請求項４】 前記各層のスルーホールが同一線上に形
    成されている請求項１に記載の圧電振動子ユニット。
  5. 【請求項５】 前記各層のスルーホールが、１層おきに
    同一線上に位置するように形成されている請求項１に記
    載の圧電振動子ユニット。
  6. 【請求項６】 前記各導電層の端面が、前記圧電振動子
    の端面よりも中央側に位置する請求項１に記載の圧電振
    動子ユニット。
  7. 【請求項７】 前記スルーホールの穴径が、各層の圧電
    材料の層厚よりも大きく形成されている請求項１に記載
    の圧電振動子ユニット。
  8. 【請求項８】 非振動領域が相互に接続するようにスリ
    ットにより歯割して形成されている請求項１に記載の圧
    電振動子ユニット。
  9. 【請求項９】 前記外部電極層が内部電極を形成する材
    料と同等の材料からなる請求項１に記載の圧電振動子ユ
    ニット。
  10. 【請求項１０】 前記複数の振動子の長手方向の１つの
    面を固定基板に固定してなる請求項１に記載の圧電振動
    子ユニット。
  11. 【請求項１１】 前記圧電振動子が圧電材料の積層方向
    の垂直な方向に伸縮する縦振動子である請求項１に記載
    の圧電振動子ユニット。
  12. 【請求項１２】 前記外部電極としてセグメント電極と
    コモン電極とが形成されている請求項１に記載の圧電振
    動子ユニット。
  13. 【請求項１３】 前記スルーホールが形成されていない
    他端の端部領域には前記長手方向の１つの面に形成され
    た外部電極と接続する外部電極が形成されている請求項
    １に記載の圧電振動子ユニット。
  14. 【請求項１４】 少なくとも振動領域となる側の端部近
    傍に、スルーホールが穿設された圧電材料のグリーンシ
    ートに、前記スルーホールよりも中央部寄りで、かつ内
    部共通電極の先端に一致する領域に帯状の非導電領域を
    形成し、かつ前記スルーホールを埋めるように導電材料
    層を形成する工程と、 必要な層数だけ積層して前記セグメント電極と導通する
    スルーホールを埋めるように導電材料の層を形成し、焼
    成により１枚の圧電材料板を構成する工程と、 少なくとも導電層を相互に分離できる領域までスリット
    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。
  15. 【請求項１５】 少なくとも振動領域となる側の端部近
    傍に、スルーホールが穿設された圧電材料のグリーンシ
    ートに、前記スルーホールよりも中央部寄りで、かつ内
    部共通電極の先端に一致する領域に帯状の非導電領域を
    形成し、かつ前記スルーホールを埋めるように導電材料
    層を形成する工程と、 少なくとも振動領域となる側の端部近傍に、スルーホー
    ルが穿設された圧電材電極の先端に一致する領域に帯状
    の非導電領域を形成し、かつ前記スルーホールを埋める
    ように導電材料層を形成する工程と、 必要な層数だけ積層して前記セグメント電極と導通する
    スルーホールを埋めるように導電材料の層を形成し、焼
    成により１枚の圧電材料板を構成する工程と、少なくと
    も導電層を相互に分離できる領域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。
  16. 【請求項１６】 前記スルーホールが前記圧電振動子の
    配列ピッチに一致するように穿設された請求項１４、ま
    たは請求項１５に記載の圧電振動子ユニットの製造方
    法。
  17. 【請求項１７】 自由端となる先端側のスルーホールの
    配列ピッチに一致するピッチで、かつ少なくとも導電層
    を相互に分離できる領域までスリットを形成する工程と
    からなる請求項１４、または請求項１５に記載の圧電振
    動子ユニットの製造方法。
  18. 【請求項１８】 振動領域に内部個別電極と内部共通電
    極とが重なるように導電層を圧電材料を介して積層する
    とともに、少なくとも一方の端部領域で前記圧電材料を
    貫通し、かつ前記内部個別電極となる前記導電層同士、
    または内部共通電極となる前記導電層同士を前記電極の
    形成領域に設けられたスルーホールに充填された導電材
    料により接続するとともに、前記各導電層を接続するス
    ルーホールの導電材料、または前記内部個別電極同士を
    接続するスルーホールの導電材料に接続する外部電極層
    を長手方向の１つの面に形成した複数の圧電振動子を固
    定基板に固定してなる圧電振動子ユニットと、 ノズル開口とリザーバとに連通して前記圧電振動子によ
    り加圧される圧力発生室を備えた流路ユニットと、 をヘッドホルダにより固定してなるインクジェット式記
    録ヘッド。
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