JP3456519B2 - インクジェット式記録ヘッド - Google Patents

インクジェット式記録ヘッド

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JP3456519B2 JP29171997A JP29171997A JP3456519B2 JP 3456519 B2 JP3456519 B2 JP 3456519B2 JP 29171997 A JP29171997 A JP 29171997A JP 29171997 A JP29171997 A JP 29171997A JP 3456519 B2 JP3456519 B2 JP 3456519B2
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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9
(イ)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に接続して構成されてい
る。これら圧電振動子Aは、図9(ロ)に示したように
固定基板Gに一定のピッチで配列、固定してユニットに
構成され、圧電振動子Aの固定基板側の領域にセグメン
ト電極Eと共通電極Fとを形成し、ここにフレキシブル
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
信号を供給して駆動される。なお、図中符号Kは、イン
ク滴を吐出する流路ユニットを示す。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように細い圧電振
動子の後端に2つの極の接続用の電極を形成する必要
上、電極構造が複雑になるという問題や、また2つの極
の接続電極を圧電振動子の軸方向に配置するスペースを
必要として圧電振動子が少なくともL分長くなり、さら
にはフレキシブルケーブルHとの半田付け時に間隙Jに
半田が流れ込んで橋絡、短絡を生じるなどの問題を抱え
ている。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接続用外部電極の構
造を簡素化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】このような課題を解決す
るために本発明においては、2つの極の内部電極を圧電
材料を挟んで交互に積層し、配列方向に平行な面に外部
接続用の電極を形成し、長手方向に伸縮する縦振動モー
ドの複数の圧電振動子を、一定ピッチで固定基板に固定
して、前記圧電振動子の表面側の外部接続用の電極にフ
レキシブルケーブルを接続し、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、前記圧電振動子のうち、前記圧電振動子の列設方向
の端部に位置する少なくとも1つの前記圧電振動子の前
記2つの極の前記内部電極を短絡する導電層を、当該圧
電振動子の側面に形成し当該圧電振動子の前記外部接
続用の電極を外部接続用の共通電極の接続部とし、また
他の前記圧電振動子の前記外部接続用の電極をセグメン
ト電極の接続部として前記フレキシブルケーブルに接続
して構成されている。
【0006】
【作用】圧力発生室の容積を膨張、収縮させる各圧電振
動子一方の内部電極がそれぞれセグメント電極を介し
て、また他方の極の内部電極は、端部に位置する圧電振
動子の内部電極、導電層、及び共通電極を介してフレキ
シブルケーブルに接続される。
【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、振動子ユニット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
振動子ユニット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、先端側か
ら固定基板16との固定領域の手前まで延びる一方の極
となる内部電極21と、先端近傍から後端まで延びる他
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を先端側
で、また他方の内部電極22を後端側で露出させて、圧
電定数d31のものとして構成されている。
【0010】一方の内部電極21は、先端面から固定基
板16の中央近傍まで導電層を形成してなるセグメント
電極24に、また他方の内部電極22は、裏面側の中央
領域から後端面まで導電層を形成してなる共通電極25
に接続されている。
【0011】一方、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導電性接着剤で導電的に接続さ
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4に示したように圧電振動子9と同
様に構成を採るダミーの圧電振動子9’が設けられてい
る。
【0013】すなわち、先端側から固定基板16との固
定領域の手前まで延びる一方の極となる内部電極21’
と、先端近傍から後端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’を先端側で、また他方の内
部電極22’を後端側で露出させ、さらに内部電極2
1’は、先端面から固定基板16の中央近傍まで導電層
を形成してなるセグメント電極24に、また他方の内部
電極22’は、裏面側の中央領域から後端面まで導電層
を形成してなる共通電極25に接続され、圧電振動子9
よりも若干幅広に形成されている。
【0014】そして、ダミーの圧電振動子9’は、図3
(イ)に示したように側方に導電層26を形成して少な
くとも一方の極の内部電極21’と他方の極の内部電極
22’とを接続したり、また図3(ロ)に示したように
導電層27によりセグメント電極24と共通電極25が
接続されている。
【0015】これら導電層26、27は、導電材料のス
パッタリングしたり、また導電性塗料を塗布したり、さ
らに半田付け等により形成されている。
【0016】振動子ユニット8の各圧電振動子9のセグ
メント電極24、共通電極25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。
【0017】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24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。
【0018】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24を介して一方の極となる内部電極21に、ま
たアース用導電パターン31、固定基板16、及び共通
電極25を介して他方の極となる内部電極22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。
【0019】このように各圧電振動子9、及びダミーの
圧電振動子9’、9’は、その共通電極25を固定基板
16により接続され、ダミーの圧電振動子9’の共通電
極25に接続する内部電極22’、導電層26、及び他
方の内部電極21’を介してセグメント電極23’に導
電的に接続されているため、フレキシブルケーブル16
のアース用導電パターン31に接続することになる。
【0020】次に上述の振動子ユニット8の製造方法を
図6に基づいて説明する。先端から活性領域の終端側ま
で延びる一方の極となる内部電極となる導電材料41
と、後端から先端近傍まで延びる他方の極となる内部電
極となる導電材料42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を用
意し、セグメント電極45、共通電極46を形成すると
ともに、両側に少なくも導電材料41、42を接続する
ように導電層47を形成する。また、金属等の導電材
料、または少なくとも表面に導電層が形成された板材か
らなる固定基板48を用意する(図(I))。
【0021】他方の内部電極となる導電層42だけが形
成された領域、つまり不活性領域を、固定基板48に位
置決めして、圧電振動板44を固定基板48に導電性接
着剤により固定する(図(II))。
【0022】ついで、ダイシングソウやワイヤソウの切
断具49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41の後端側までスリット50、
50、50、‥‥を形成して分離すると、振動子ユニッ
トが完成する(図6(III))
【0023】なお、スリット50、50、50、‥‥を
形成する際、両端部を若干幅広に切り出してダミーの圧
電振動子9‘、9’を幅広に形成し、また振動に関与し
ない領域の導電層41を連続した状態、つまり櫛歯状に
形成すると、固定基板48の導電性の有無にかかわり無
く、圧電振動子9、及びダミーの圧電振動子9’の共通
電極を、この導電層41により導電的に接続することが
できる。
【0024】このように不活性領域側に延びた内部電極
が、スリットで切断されることなく、圧電振動子、及び
ダミーの圧電振動子とを並列に接続するように形成され
たものにあっては、図7(イ)、(ロ)に示したよう
に、他方の内部電極に接続する共通の電極が不要となる
から、ダミーの圧電振動子9’の内部電極、または内部
電極とセグメント電極を接続すればよい。
【0025】なお、上述の実施例においては、圧電振動
子の変位方向に平行に内部電極を形成した圧電定数d31
のものに例を採って説明したが、図8図(イ)に示した
ように変位方向に垂直で、かつそれぞれ一方の面に露出
するように交互に内部電極52、53を形成し、露出面
側に形成されたセグメント電極54、及び共通の電極5
5に接続する圧電定数d33の圧電振動子56を固定基板
57に一定ピッチで配列、固定した振動子ユニットにあ
っては、図8(ロ)、(ハ)に示したように圧電振動子
56の配列方向の少なくとも一方の端部に配置されるダ
ミーの圧電振動子56’の内部極52’53’、また
は内部極52’、53’、セグメント電極54、共通
電極55を接続するように導電層58、58を形成して
も同様の作用を奏する。
【0026】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
細い圧電振動子の後端に1つの極の接続用の電極を形成
するだけで済むから、電極構造が簡素化と、圧電振動子
の振動に関与しない領域を短くできる。
【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】図(イ)、(ロ)は、それぞれ同上記録ヘッド
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
に用いる振動子ユニットの一実施例を、表及び裏から見
た状態で示す斜視図である。
【図5】同上振動子ユニットと外部駆動回路とを接続す
るのに適した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(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を示す図である。
【図7】図(イ)、(ロ)は、それぞれ本発明の他の実
施例を、ダミーの圧電振動子の構造で示す図である。
【図8】図(イ)は圧電定数d33の圧電振動子の一実施
例を、また図(ロ)、(ハ)は、それぞれ本発明の他の
実施例をダミーの圧電振動子の構造で示す図である。
【図9】図(イ)、(ロ)は、それぞれ従来のインクジ
ェット式記録ヘッド、及びこれに使用されている振動子
ユニットを示す図である。
【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 21、21’ 一方の極をなす内部電極 22、22’ 他方の極をなす内部電極 23 圧電材料 24 セグメント電極 25 共通電極 26、27 導電層
───────────────────────────────────────────────────── 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 2/16 B41J 2/01

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2つの極の内部電極を圧電材料を挟んで
    交互に積層し、配列方向に平行な面に外部接続用の電極
    を形成し、長手方向に伸縮する縦振動モードの複数の圧
    電振動子を、一定ピッチで固定基板に固定して、前記圧
    電振動子の表面側の外部接続用の電極にフレキシブルケ
    ーブルを接続し、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、 前記圧電振動子のうち、前記圧電振動子の列設方向の端
    部に位置する少なくとも1つの前記圧電振動子の前記2
    つの極の前記内部電極を短絡する導電層を、当該圧電振
    動子の側面に形成し当該圧電振動子の前記外部接続用
    の電極を外部接続用の共通電極の接続部とし、また他の
    前記圧電振動子の前記外部接続用の電極をセグメント電
    極の接続部として前記フレキシブルケーブルに接続した
    インクジェット式記録ヘッド。
  2. 【請求項2】 前記導電層が、前記外部接続用の電極の
    前記共通電極の接続部に接続するように形成されている
    請求項1に記載のインクジェット式記録ヘッド。
  3. 【請求項3】 前記導電層が、導電材料のスパッタリン
    グ、導電性塗料、半田付けのいずれかにより形成されて
    いる請求項1または請求項2のいずれかに記載のインク
    ジェット式記録ヘッド。
  4. 【請求項4】 前記圧電振動子の固定基板側に設けられ
    た外部接続用の電極が、導電部材を介して並列に接続さ
    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】 前記導電部材が、前記固定基板である請
    求項4に記載のインクジェット式記録ヘッド。
  6. 【請求項6】 前記固定基板が、金属により構成されて
    いる請求項4に記載のインクジェット式記録ヘッド。
  7. 【請求項7】 前記内部電極を短絡する導電層が形成さ
    れた圧電振動子が、他の圧電振動子よりも幅広に構成さ
    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。
  8. 【請求項8】 前記内部電極が、前記圧電振動子の変位
    方向に平行に形成され、一方の極をなす前記内部電極が
    一端に露出し、かつ他端から一定の距離まで形成され、
    また他方の極をなす内部電極が他端に露出し、かつ一端
    から一定の距離まで形成されて圧電定数d31の圧電振動
    子と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。
  9. 【請求項9】 前記内部電極が、前記圧電振動子の前記
    収縮方向に直交して形成され、一方の極をなす内部電極
    が前記圧電振動子の表面側に露出し、また他方の極をな
    す内部電極が前記固定基板側に露出し、それぞれの極の
    内部電極が前記圧電振動子の表及び裏に形成された外部
    接続用の電極に接続されて圧電定数d33の圧電振動子と
    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。
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