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JP3362787B2 - インクジェット記録ヘッド用圧電ユニット - Google Patents
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JP3362787B2 - インクジェット記録ヘッド用圧電ユニット - Google Patents

インクジェット記録ヘッド用圧電ユニット

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JP3362787B2
JP3362787B2 JP2001009921A JP2001009921A JP3362787B2 JP 3362787 B2 JP3362787 B2 JP 3362787B2 JP 2001009921 A JP2001009921 A JP 2001009921A JP 2001009921 A JP2001009921 A JP 2001009921A JP 3362787 B2 JP3362787 B2 JP 3362787B2
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piezoelectric element
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の圧電素子を
同一のヘッド基板に固定して構成されたインクジェット
記録ヘッド用の圧電ユニットに関する。
【0002】
【従来の技術】インクジェット記録ヘッドは、ノズルや
圧力室を形成する流路ユニットと、圧力室を加圧する圧
電素子とから構成されており、印字密度を向上させるた
めには、圧力室を加圧する圧電素子の配列密度を高める
ことが必要となる。このため、例えば特開平3-264360号
公報に見られるように圧電材料板を櫛歯状に歯割して多
数の圧電素子を形成した圧電ユニットが提案されてい
る。
【0003】
【発明が解決しょうとする課題】この圧電ユニットによ
れば、圧電素子のそれぞれを圧力室に位置決めする場合
に比較して位置作業の簡素化を図ることができるもの
の、多数の片持梁状の圧電素子のそれぞれを各圧力室に
正確に位置決めするには困難が伴う。また、高密度化が
進むと、各圧電素子が細くなるため強度が低下し、位置
決め作業時に破損する虞がある。また、圧電素子が細く
なると、これに駆動信号を供給する導電路の確保が困難
となる。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、圧電ユニットを構
成する各圧電素子を流路ユニットに正確に位置決めする
ことができ、かつ比較的容易に駆動信号を供給するため
の導電路を形成することができるインクジェット記録ヘ
ッドを提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】このような課題を達成す
るために本発明においては、圧力室の壁を変位させてノ
ズルからインク滴を吐出させる複数の圧電素子をヘッド
基板に列状に固定するとともに、前記圧電素子の列設方
向の両側に、前記壁との位置を決めるための位置決め素
子を前記ヘッド基板に固定し、また前記圧電素子と接触
前記圧電素子並列に接続する導電部材を備える。
【0005】
【作用】組立時には両側の位置決め素子により圧電素子
を所定位置に位置決めし、また別部材である導電部材に
より導電路を確保して各圧電素子に信号を供給する。
【0006】
【発明の実施の形態】図1(a)乃至(c)は、それぞ
れ本発明によるインクジェット記録ヘッドの一実施例を
示すものであって、複数の圧電素子1は、図3に示した
ように一半(図中、上半分)が自由端となるように他半
(図中、下半分)をヘッド基板2に固定され、また圧電
素子1の両側には、圧電素子1よりも幅が大きく構成さ
れた位置決め素子3、3が固定されて圧電ユニット4と
して構成されている。
【0007】これら振動子1と位置決め素子3は、それ
ぞれの先端面1a、3aが同一平面に位置するように形
成され、また位置決め素子3は、その両側面がヘッド基
板2の側面よりも内側に位置するように配置されてい
る。
【0008】圧電ユニット4は、ヘッド基板2の表面に
圧電素子1に接続する薄膜電極5と、位置決め素子3に
接続する薄膜電極6が形成されている。圧電素子1は、
図3(b)に示したように圧電材料を挟んで積層されて
いる内部電極の一方と先端1aで接続する外部電極7
と、内部電極の他方の極と後端1bで接続する外部電極
8とが形成されている。各圧電素子1の外部電極7は導
電部材9により並列に接続されて薄膜電極6に、また外
部電極8は、薄膜電極5に接続されている。導電部材
は、図3(a)からも明らかなように、少なくとも複数
の圧電素子1をカバーするとともに、両側に配置された
位置決め素子3、3に対向するようにその長さが設定さ
れている。
【0009】このような構成により、駆動すべき圧電素
子1の薄膜電極5と薄膜電極6との間に駆動信号を印加
することにより、圧電素子1が薄膜電極5と導電部材9
とを介して充電されて、矢印z方向に圧電素子1が収縮
し、また電荷を放電すると圧電素子1が伸長して充電前
の状態に復帰する。
【0010】流路ユニット10は、圧力室11を形成す
る圧力室板12と、圧力室11の容積を変化させる壁1
3と、圧力室11に連通するノズル14を有するノズル
板15とから構成されている。
【0011】ヘッド基板固定部材20は、両端に開口を
備えた筒胴状に形成されていて、一端に流路ユニット1
0の固定面21が形成され、胴部にはヘッド基板2を収
容する凹部22と、圧電素子1及び位置決め素子3を収
容する凹部23とが形成されている。
【0012】ヘッド基板2を収容する凹部22は、ヘッ
ド基板2との間に若干の間隙gを形成できる程度の長さ
に選択されている。一方、圧電素子1及び位置決め素子
3を収容する凹部23は、固定面21側の長さが、圧電
ユニット4の位置決め素子間の距離L1とほぼ一致する
ように設定され、また他端側の長さL2が距離L1より
も大きく構成され、流路ユニット固定面の手前で斜面2
4により接続されている。
【0013】流路ユニット10を、これに形成された孔
16をヘッド基板固定部材20の固定面21に形成され
た凸部25により位置決め、接着等により固定した状態
で、ヘッド固定部材20の後方から、圧電ユニット4の
ヘッド基板2を凹部22に位置合わせして装入すると、
位置決め素子3、3の両側が凹部22の斜面24、24
に案内されて凹部23の側壁23aに一致して、つまり
図中符号y方向の位置合わせを受けながら流路ユニット
10の圧力壁13に到達する。一方、凹部22はヘッド
固定基板2の幅よりも若干大きく構成されているから、
位置決め素子3のy方向の移動に合わせてヘッド固定基
板2が追従して移動する。
【0014】位置決め素子3は、その先端を図1(c)
に示したように圧力室11が形成されておらず比較的剛
性が高く、かつヘッド基板固定部材側の位置に当接して
図中z方向の位置合わせを受けるため、前述のy方向の
位置合わせと相まって圧電素子1が各圧力室11の領域
に壁13を無用に押圧することなく圧力壁13に当接す
る。
【0015】このようにして3者の位置合わせが終了し
た段階で、ヘッド基板2とヘッド基板固定部材20との
対向面を接着剤により固定することにより記録ヘッドが
完成する。
【0016】このように、ヘッド基板固定部材20には
ヘッド基板2を収容する凹部23と圧電素子1及び位置
決め素子2を収容する凹部22とが可及的に独立するよ
うに形成されているため、振動ユニット4の挿入工程に
おいては、ヘッド基板2は、その両端面がヘッド基板固
定部材4の凹部23にガイドされ、また圧電素子1及び
位置決め素子3が凹部22にガイドされるから、比較的
脆い積層圧電材料からなる圧電素子1が他部材と衝突す
るのを防止して、折損等の事故を防止することができ
る。
【0017】このように構成された記録ヘッドは、駆動
信号の印加を受けると、圧電素子1が収縮して圧力室1
1の容積が増加し、インクが圧力室11を満たす。つい
で圧電素子1の電荷を放電させると、圧電素子1が初期
状態に伸長して圧力室11が加圧され、ノズル14から
インク滴が吐出する。
【0018】図4は、上述した圧電ユニットの製造方法
の一実施例を示すものであって、表面に2ミクロンメー
トル以下の薄膜電極30が形成された快削性セラミック
スからなるヘッド基板31と、圧電特性を備えた積層圧
電素材32とを用意する(図4(a))。積層圧電素材
32は、その幅wが両側の位置決め素子3の両側の距離
L1よりも大きいものが選択されている。
【0019】積層圧電素材32の両側面32aが、形成
すべき位置決め素子3の両側よりも外側に位置するよう
に位置決めしてヘッド基板31に接合する(図4
(b))。形成すべき圧電素子1及び位置決め素子3に
合わせてスライシング機によって積層圧電素材32を切
断する。この切断過程において切削深度を薄膜電極30
よりも若干、ヘッド基板31に食い込むように調整して
おくと、薄膜電極30を圧電素子1及び位置決め素子3
に合わせて分離でき、それぞれにに接続する導電パター
ン33、34を形成できる(図4(c))。
【0020】このように一枚の積層圧電素材32をヘッ
ド基板31に固定してから、圧電素子1と位置決め素子
3とに切分けるため、それぞれの位置精度を切削精度で
管理することができ、位置決め素子3、複数の圧電素子
1を高い精度でヘッド基板2に作りつけることができ
る。
【0021】最後に位置決め素子、及び圧電素子1の列
設方向に延びる共通電極板35を取付け、端部を導電パ
ターン34に接続することにより圧電ユニットが完成す
る(図4(d))。
【0022】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
組立時には両側の位置決め素子により圧電素子を所定位
置に正確に位置決めでき、また別部材である導電部材に
より導電路を確保できて、各圧電素子に確実に駆動信号
を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図(a)乃至(c)は、それぞれ本発明の圧電
ユニットを用いたインクジェット記録ヘッドの一実施例
を、圧電素子の列設方向に平行な断面での構造を示す
図、圧電素子及び位置決め素子の先端部近傍を拡大して
示す断面図である。
【図2】同上記録ヘッドを構成するヘッド基板固定部材
の一実施例を示す上面図である。
【図3】図(a)、(b)は、それぞれ同上記録ヘッド
に使用する本発明が特徴とする圧電ユニットの一実施例
を示す斜視図と圧電素子の位置での断面図である。
【図4】図(a)乃至(d)は、それぞれ同上圧電ユニ
ットの製造方法を示す図である。
【符号の説明】
1 圧電素子 2 ヘッド基板 3 位置決め素子 4 圧電ユニット 9 導電部材 10 流路ユニット 11 圧力室 12 圧力室板 20 ヘッド基板固定部材 21 固定面 22、23 圧電ユニット収容用の凹部

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧力室の壁を変位させてノズルからイン
    ク滴を吐出させる複数の圧電素子をヘッド基板に列状に
    固定するとともに、前記圧電素子の列設方向の両側に、
    前記壁との位置を決めるための位置決め素子を前記ヘッ
    ド基板に固定し、また前記圧電素子と接触して前記圧電
    素子を並列に接続する導電部材を備えたインクジェット
    記録ヘッド用圧電ユニット。
  2. 【請求項2】 前記導電部材が、前記ヘッド基板に形成
    された薄膜電極に導電的に接続されている請求項1に記
    載のインクジェット記録ヘッド用圧電ユニット。
  3. 【請求項3】 前記導電部材が、前記位置決め素子に対
    向する位置まで延長されている請求項1に記載のインク
    ジェット記録ヘッド用圧電ユニット。
  4. 【請求項4】 前記圧電素子の表面に外部電極が形成さ
    れ、前記導電部材が前記外部電極と導電関係を形成して
    いる請求項1に記載のインクジェット記録ヘッド用圧電
    ユニット。
  5. 【請求項5】 前記導電部材が、前記圧電素子の、前記
    ヘッド基板に固定されている側と反対の面に固定されて
    いる請求項1に記載のインクジェット記録ヘッド用圧電
    ユニット。
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