JP3495175B2 - インクジェットヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インク滴を噴射し
て記録を行うインクジェットヘッドに関する。近年、コ
ンピュータやワードプロセッサの汎用化に伴い、これら
電子機器の出力装置の一つであるプリンタが数多く使用
されており、このプリンタの一つにインクジェットプリ
ンタが普及してきている。そして、インクジェットプリ
ンタに搭載されるインクジェットヘッドにおける印字品
質の向上、低コスト化が要求されている。

【０００２】

【従来の技術】図２０に、インクジェットプリンタの全
体の概念図を示す。図２０に示すインクジェットプリン
タ１１は、回動駆動される搬送手段であるプラテンロー
ル１２が外面の半周に巻き付けられた記録紙１３を用紙
送りするもので、プラテンロール１２の軸方向と平行に
２本のステーシャフト１４ａ，１４ｂが固定される。こ
のステーシャフト１４ａ，１４ｂに摺動自在にキャリッ
ジ１５が設けられて往復駆動される。このキャリッジ１
５上にインクジェットヘッドユニット１６がインク滴を
吐出するノズルを記録紙１３側に向かって配置されて構
成される。そして、インク供給手段としてのインク溜ま
り１７よりチューブ１８を介してインクジェットヘッド
ユニット１６にインクが供給されるものである。

【０００３】そこで、図２１に、従来のインクジェット
ヘッドの分解斜視図を示す。図２１に示すインクジェッ
トヘッド２１は、複数配列されて上記インクジェットヘ
ッドユニット１６を構成するもので、部品ごとに分解し
て示しており、金属又はヤング率が１×１０¹⁰Ｐａ程度
以上のプラスチック等のような剛性の高い部材（例えは
感光性フィルム）で形成された長方形状の流路板２２に
囲まれて、圧力室２３が形成されている。

【０００４】圧力室２３内には、インク供給口２４から
インク液が充填され、その前面側（図において上方）に
は、ノズル孔２５が穿設されたノズル板２６が接合され
ている（後述する）。ノズル孔２５は、外方の印字部
（図示せず）に向いており、圧力室２３内のインク液が
ノズル孔２５からインク滴となって印字部に向かって吐
出される。

【０００５】圧力室２３の裏面側には、例えばヤング率
が１×１０⁵ 〜１×１０⁹ Ｐａ程度のゴム又は樹脂等か
らなる弾力性のある弾性体層２７を間に挟み込んで、弾
性変形可能な加圧板２８が配置されている。加圧板２８
は長方形状に形成されて全面で圧力室２３に面してお
り、長手方向の両端部において、細いリブ２９によって
支持体３０に連結されている。それと直角の方向では自
由端になっている。

【０００６】その加圧板２８の裏面には、電圧が印加さ
れると変形する圧電素子であるピエゾ素子３１が密着し
て配置されている。加圧板２８に対するピエゾ素子３１
の当接面は長方形であり、その長手方向は加圧板２８の
長手方向と一致している。３２は電極である。

【０００７】ここで、図２２に、従来の圧電アクチュエ
ータの構成図を示す。図２２（Ａ）は部分斜視図、図２
２（Ｂ）は断面図である。図２２（Ａ）は圧電アクチュ
エータ３３を示したもので、圧電部材の焼成ブロックか
らくり形に加工したピエゾ素子３１が２列で所定数形成
され、その対向する面に電極３２が形成されたものであ
る。この場合、各ピエゾ素子３１の底部に対して深いハ
ーフカットで形成された中央底部３４が低く（例えば約
２００μｍ〜３００μｍ）形成され、該各ピエゾ素子３
１の底部より中央底部３４にかけて各ピエゾ素子３１間
の電極３２を分離させる絶縁溝３５が形成されたもので
ある。なお、３７は、圧電アクチュエータ３３を取り付
ける際のガイドとなるホルダである。

【０００８】そして、図２２（Ｂ）に示すように、各ピ
エゾ素子３１の一方側の電極３２を共通電極として共通
リード３６ａが半田付け等により接着されると共に、他
方側の電極３２を個別電極として個別リード３６ｂが同
様に接着されるものである。そこで、図２３に、図２２
のリードフレームの配置状態の説明図を示す。図２３
（Ａ）は部分平面図、図２２（Ｂ）は側部断面図であ
る。図２３（Ａ），（Ｂ）に示すように、２列の各ピエ
ゾ素子３１間の中央底部３４の上方であって、各電極３
２の一方側の下方に支持部３６ｃに一体に形成された共
通リード３６ａが接着されると共に、他方側の下方に個
別リード３６ｂが接着されたものである。

【０００９】一方、図２４に従来の圧電アクチュエータ
の接合状態を示すと共に、図２５に図２４の要部断面説
明図を示す。上記圧電アクチュエータ３３は、図２１に
示すインクジェットヘッド２１のノズル板２６、流路板
２２、弾性体層２７、加圧板２８が所定数一体に連設さ
れたヘッド部２１ａに接着剤を介して所定圧力で加圧し
ながら接着される。

【００１０】すなわち、図２５（Ａ）に示すように、ノ
ズル部２６ａ、流路部２２ａ、弾性体部２７ａ、加圧部
２８ａによりヘッド部２１ａが形成され、一方で圧電ア
クチュエータ３３のホルダ３７及び各ピエゾ素子３１の
先端部分に接着剤３８が塗布される。そして、図２５
（Ｂ）に示すように、各加圧板２８に対応するピエゾ素
子３１が位置合わせされて、所定圧力で加圧しながら接
着を行うものである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図２２及び図
２３に示すように圧電アクチュエータ３３における電極
３２への共通リード３６ａ及び個別リード３６ｂの取り
付けが中央底部３４の上方で行われることから、接着が
各一箇所であり、一体形成の支持部３６ｃ、共通リード
３６ａが宙に浮いた状態となって強度が低下し、ブロッ
ク間（圧電アクチュエータ３３を複数組設けた場合）の
ピエゾ素子３１における固定位置精度や半田付け時の熱
による分極劣化のばらつきによる変位量のばらつきを生
じて印字品質を低下させると共に、その後の工程の歩留
りを低下させてコスト高を生じさせるという問題があ
る。

【００１２】また、図２５に示すように、加圧部２８ａ
は平面度、平坦度を要求されるが、圧電アクチュエータ
３３の各ピエゾ素子３１と各加圧板２８とは接着剤３８
により直接に接着され、かつホルダ３７を加圧すること
から、加圧板２８の反りやうねりにより各ピエゾ素子３
１に座屈荷重が加わると共に、弾性体層２７に圧縮加重
が加わって電圧印加時に加圧板２８の変位量が減少し、
インク粒子の十分な飛翔特性が得られず、印字品質を低
下させるという問題がある。

【００１３】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
もので、圧電素子の変位量のばらつきの防止による印字
品質の向上を図るインクジェットヘッドを提供すること
を目的とする。

【００１４】

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１では、インク液が充填される所定数の圧力
室を所定数形成した流路板の一方に対応するノズル孔を
所定数形成したノズル板が設けられると共に、他方に該
各圧力室に対応する変形自在な加圧板を所定数形成した
加圧部が設けられ、各該加圧板を対応する駆動部が所定
数形成されたアクチュエータにより変形させて該ノズル
孔よりインク滴を吐出させるインクジェットヘッドにお
いて、前記アクチュエータは、くし歯状に形成される所
定数の前記駆動部が少なくとも２列で形成されると共
に、該駆動部の対向する２つの面に折曲面の底部にかけ
て電極部が形成され、該列間の中央底部が、それぞれの
該電極部の一方面で共通で電圧印加を行うために接続さ
れる共通リードを形成した支持部を載置させる高さで形
成されてなることを特徴とするインクジェットヘッドが
構成される。

【００１６】請求項２では、請求項１記載の中央底部
は、前記各駆動部の底部の高さより高く形成されてな
る。請求項３では、請求項１記載の 中央底部は、前記各駆動
部の底部の高さと略同一高さで形成されてなる。

【００１７】請求項４では、請求項１記載の中央底部
は、前記各駆動部の底部の高さと略同一高さとするスペ
ーサが設けられて形成されてなる。請求項５では、請求項１〜４の 何れか一項において、前
記それぞれの電極部に電圧印加のための対応するリード
が前記底部を含んで少なくとも２面に当接させて接続さ
れてなる。

【００１８】請求項６では、インク液が充填される所定
数の圧力室を所定数形成した流路板の一方に対応するノ
ズル孔を所定数形成したノズル板が設けられると共に、
他方に該各圧力室に対応する変形自在な加圧板を所定数
形成した加圧部が設けられ、各該加圧板を対応する駆動
部が所定数形成されたアクチュエータにより変形させて
該ノズル孔よりインク滴を吐出させるインクジェットヘ
ッドにおいて、前記アクチュエータは、前記駆動部を２
列に配置すると共に、くし歯状に形成される所定数の前
記駆動部の対向する２つの面に折曲底部にかけて電極部
が形成され、それぞれの該電極部の該底部に電圧印加の
ためのワイヤが電気的接続されてなるインクジェットヘ
ッドが構成される。

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】上記のように請求項１乃至４の発明では、
駆動部をくし歯状に少なくとも２列に形成して各駆動部
の対向する２面で折曲部の底部にかけて電極部を形成さ
せるもので、列間の中央底部は共通リードが形成された
支持部を載置させる高さであり、適宜底部より高く、又
は底部と略同一高さ、又はスペーサを用いて底部とは略
同一高さに形成する。これにより、支持部を中央底部で
載置させてリード固定することから強度が向上してその
後の工程での歩留り向上、量産性向上による低コスト化
が図られると共に、駆動部の変位量のばらつきが回避さ
れてインク飛翔特性の安定性による印字品質の向上を図
ることが可能となる。

【００２３】請求項５の発明では、支持部を中央底部に
載置し、さらにリードを電極の底部を含んだ２面で接続
する。これにより、接着強度の向上及び位置決め精度が
向上し、ひいては低コスト化と共に駆動部の変位量の安
定性からインク飛翔特性の安定性による印字品質の向上
を図ることが可能となる。

【００２４】請求項６の発明では、くし歯形状で形成さ
れた各駆動部の対向する２面に折曲底部にかけて電極部
を形成するものであって、該底部でワイヤを電気的接続
させる。これにより、容易に電圧印加のためのリードを
フレキシブルに接続可能であって自由性が向上すると共
に、熱による分極劣化が回避されて安定して駆動部が駆
動され、印字品質を向上させることが可能となる。

【００２５】

【００２６】

【発明の実施の形態】図１に、本発明の第１実施例の要
部構成図を示す。図１（Ａ）は圧電アクチュエータ４１
_A の部分斜視図を示したもので、前述の図２０及び図２
１に示されるインクジェットプリンタにおけるインクジ
ェットヘッドで使用される駆動手段としてのものであ
る。また、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の概略断面図、図１
（Ｃ）はリードと電極との接合部分の部分拡大図であ
る。

【００２７】図１（Ａ）において圧電アクチュエータ４
１_A は、圧電部材で形成された焼成ブロックを例えば２
列のくし歯状に形成して四隅部分をそれぞれガイド部４
２とし、他の部分を駆動部としての圧電素子４３とす
る。そして圧電素子４３の対向する広い側面部４４ａ，
４４ａ及びその下部から垂直の折曲面の底部４４ｂ，４
４ｂに電極４４，４４が形成されると共に、ブロックの
一方向中央部分に該底部４４ｂ，４４ｂより低い中央底
部４５が形成される。また、各圧電素子４３の底部４４
ｂ間には絶縁のための溝４６が形成される。

【００２８】一方、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように各
圧電素子４３の電極４４に接続する電極引出しとしての
リードフレーム４７が用意され（後述する）、該リード
フレーム４７は内側に配置された共通リード４７ａと両
外側に配置された個別リード４７ｂで構成される。ま
た、共通リード４７ａ及び個別リード４７ｂは例えば断
面矩形状（丸形状、他の多角形状でもよい）で形成され
ており、各圧電素子４３の一方面側の電極４４を共通と
する共通リード４７ａが配置され、他方面側の電極４４
を各個別とする個別リード４７ｂが配置される。

【００２９】この場合、図１（Ｃ）に示すように、共通
リード４７ａ及び個別リード４７ｂの先端が、各圧電素
子４３の少なくとも側面部４４ａの下部及び底部４４ｂ
の２面に当接状態で半田等の導電接着材４８により取り
付けられるものである。そこで、図２に、リードフレー
ムの接続状態の説明図を示す。図２（Ａ）は部分平面
図、図２（Ｂ）は側部断面図である。図２（Ａ），
（Ｂ）に示すように、まず、所定数の共通リード４７ａ
は支持部４７ｃで一体的に形成され、その両側に所定数
の個別リード４７ｂが配置されて直角に折曲されたもの
で（図１参照）、上述のように各共通リード４７ａ及び
各個別リード４７ｂが各圧電素子４３の対向する電極４
４における側面部４４ａの下部及び底部４４ｂの２面で
接着状態とされたものである。

【００３０】これにより、接着強度を向上させることが
できると共に、各リードを一定位置で固定可能となって
各ブロック間（複数の圧電アクチュエータが使用される
インクジェットヘッドの場合）の各圧電素子４３の変位
量のばらつきを低減することができることから、歩留り
向上による低コスト化及び印字品質の向上を図ることが
できるものである。

【００３１】ここで、図３に、図１の圧電アクチュエー
タの製造説明図を示す。図３（Ａ）において、ピエゾ部
材等の圧電部材で形成した焼成ブロック５１をダイシン
グにより所定方向にハーフカットで所定数の溝５２を入
れてくし歯状に形成し、全面に鍍金により例えばＮｉ
（ニッケル）層を下地としてＡｕ（金）めっき５３を施
して電極４４となる部分を形成する。その後、くし歯の
先端を研磨し、各溝５２内に薄いブレードでくし歯の根
本部分に溝４６を形成して各Ａｕめっき５３を切断して
各くし歯（圧電素子４３となる部分）の間の絶縁を図
る。

【００３２】そして、溝５２と垂直方向に所定間隔で圧
電アクチュエータ４１の中央溝となるハーフカットの溝
５４を形成して中央底部４５を形成し、圧電素子４３が
中央溝５４の両側に２列となる分の幅でフルカットして
焼成ブロック５１より分離することにより、一個の圧電
アクチュエータ４１が製造される。なお、一つの焼成ブ
ロック５１より複数個の圧電アクチュエータ４１_A を分
離する場合には、フルカット前に所定間隔で中央溝５４
となるハーフカットを所定数形成して圧電素子４３の２
列分幅ごとにフルカットを行うものである。

【００３３】また、図４に、図１で使用されるリードフ
レームの平面図を示すと共に、図５に図４のリードフレ
ームの折曲状態の説明図を示す。図４は、図１のリード
フレーム４７となる元のリードフレーム板５５を示して
おり、中央部分の支持部４７ｃより圧電素子４３に対応
する数の共通リード４７ａの部分が両側に一体に形成さ
れ、この共通リード４７ａと部分とタイバー５６を介在
させて対応する個別リード４７ｂが一体に形成される。

【００３４】また、支持部４７ｃの四隅には各共通リー
ド４７ａを外部に引き出すための外部リード４７ｄがそ
れぞれ一体形成される。そして、個別リード４７ｂ及び
外部リード４７ｄの先端にはそれぞれクレドール５７
ａ，５７ｂが一体に形成されて、圧電アクチュエータ４
１_A に取り付けられるまでの強度を確保している。例え
ば、リードフレーム板５５は４２アロイの薄板をプレス
又はエッチングにより図４に示すパターンを形成し、表
面に半田めっきを施して形成するものである。

【００３５】図４に示すリードフレーム板５５は、図５
（Ａ），（Ｂ）に示すようにタイバー５６のクレドール
５７ａ，５７ｂ側で支持部４７ｃ部分を中心として同方
向に直角に折曲する。そこで、図６に、図５のリードフ
レーム板の圧電アクチュエータとの配置状態の説明図を
示す。図３で説明したように形成された圧電アクチュエ
ータ４１_A における圧電素子４３の先端側から、図５の
リードフレーム板５５を該圧電アクチュエータ４１_A の
中央底部４５の上方に支持部４７ｃが位置するように、
かつ共通リード４７ａ、個別リード４７ｃ及び外部リー
ド４７ｄの先端となる部分を、対応する各圧電素子４３
における側面部４４ａの下部及び底部４４ｂの２面に当
接するように位置させる（図１（Ｃ）参照）。

【００３６】この場合、該先端となる部分には例えば半
田が盛られており、リフローすることにより電極４４に
各リード４７ａ，４７ｂ，４７ｄを固着するものであ
る。そして、タイバー５６及びクレドール５７ａ，５７
ｂを切断することにより、前述の図２４，図２５に示す
ような加圧部（２８ａ）に接続する圧電アクチュエータ
４１_A が形成されるもので、該圧電アクチュエータ４１
_A を加圧部（ヘッド部）に接着剤で固着することにより
インクジェットヘッドが構成されるものである。

【００３７】すなわち、圧電アクチュエータ４１_A を固
着する際に、上記各リード４７ａ，４７ｂ，４７ｄの固
定が強固であることから、加圧等によっても歩留りを向
上させることができ、各リード４７ａ，４７ｂ，４７ｄ
の固定位置が一定となって各圧電素子４３（各ブロック
間の圧電素子を含む）の変位量のばらつきが低減されて
インク飛翔特性の安定による印字品質を向上させること
ができるものである。

【００３８】次に、図７に、本発明の第２実施例の要部
構成図を示す。図７（Ａ）は圧電アクチュエータ４１_B
（リードフレームを除く）の部分斜視図、図７（Ｂ）は
リードフレームを接続したときの部分平面図である。図
７（Ａ）に示す圧電アクチュエータ４１_B は、２列の圧
電素子４３間の中央溝で形成した中央底部４５ａの高さ
（ｂ）を圧電素子４３における電極４４の底４４ｂの高
さ（ａ）より高く（ｂ＞ａ）形成させると共に、列方向
に該中央底部４５ａを独立させる溝４６ａ，４６ａを形
成させたものである。

【００３９】この場合の製造は、図３の工程におけるハ
ーフカットによる中央溝５４の加工を上記高さ（ｂ）で
行った後に溝４６ａ，４６ａをダイシングにより形成す
るものである。また、リードフレーム４７は、図７
（Ｂ）に示すように、共通リード４７ａが一体に形成さ
れた支持部４７ｃに、上記中央底部４５ａに対応する開
口部４７ｅをエッチング等により形成し、さらに導電性
接着材を印刷により設ける。そして、開口部４７ｅより
中央底部４５ａを嵌合状態にして上記底部４４ａ上で加
圧して接着させたものである。

【００４０】なお、図７（Ｂ）では個別リード４７ｂの
図示を省略してあるもので、圧電素子４３、電極４４等
の形成及びリードフレーム４７の他の形成は第１実施例
と同様である。また、リードフレーム４７の共通リード
４７ａ、個別リード４７ｂ、外部リード４７ｄの接続は
図１（Ｃ）と同様でもよく、一面のみの接続でもよい。

【００４１】上記第２実施例によれば、図７（Ａ）に示
すようなブロックを複数使用する場合に、ブロック間の
圧電素子４３の変位量のばらつきを減少させることがで
きると共に、該圧電素子４３の分極が劣化しない程度の
温度で硬化することから分極劣化を防止することがで
き、インク飛翔特性の安定による印字品質を向上させる
ことができる。またリードフレーム４７の位置決めが高
精度で行われて半田付け以外の方法でも電極取り出しを
行うことができるものである。

【００４２】次に、図８に、本発明の第３実施例の要部
構成図を示す。図８（Ａ）は圧電アクチュエータ４１ｃ
の部分斜視図（リードフレームは省略してある）、図８
（Ｂ）は概略側断面図である。図８（Ａ）に示す圧電ア
クチュエータ４１ｃは中央底部４５ｂを、圧電素子４３
における電極４４の底部４４ｂと略同じ高さに形成した
もので他の構成は図７（Ａ）と同様である。

【００４３】この場合、図８（Ｂ）に示すようにリード
フレーム４７の共通リード４７ａが一体形成される支持
部４７ｃには図７（Ｂ）のような開口部４７ｅの形成は
不要となり、該中央底部４５ｂの電極形成時の鍍金部分
が施されている部分と施されていない部分上に支持部４
７ｃが載置状態となり、接着剤等により加圧接着され
る。なお、共通リード４７ａ、個別リード４７ｂ、外部
リード４７ｄの電極４４への接着（半田付け）は図１
（Ｃ）と同様に２面でもよく、一面のみであってもよ
い。半田付けは、例えば高周波電磁ウェルダや近赤外線
等により行う。

【００４４】上記第３実施例によれば、リードフレーム
４７を中央底部４５ｂ上に固定されることから、アセン
ブリ組立て時の歩留りの向上、量産性の向上を図ること
ができ、集積化が可能であると共に、強度的に有利とす
ることができる。また、上述と同様に圧電素子４３の変
位量のばらつきの減少、分極劣化及び変位量のばらつき
を減少させることができ、インク飛翔特性の安定による
印字品質を向上させることができる。さらに各リード４
７ａ，４７ｂ，４７ｄの接着を近赤外線で行うことによ
り、非接触で半田付けを行うことができるものである。

【００４５】続いて、図９に、第３実施例の他の実施例
の要部構成図を示す。図９（Ａ），（Ｂ）に示す圧電ア
クチュエータ４１_D は、図１に示す圧電アクチュエータ
４１ _A の中央底部４５上に、該中央底部４５から圧電素
子４３における電極４４の底部４４ｂまでの高さと略同
一厚さのスペーサ５８を取り付けたもので、上述の図８
と同様の機能をさせたものである。このスペーサ５８
は、厚さ例えば０．５ｍｍの高硬度、高加工性、耐熱性
の部材により、例えばセラミックスで形成される。

【００４６】なお、図９（Ａ），（Ｂ）はリードフレー
ム（４７）は省略してあるが、配置状態や接続は図８
（Ｂ）と同様である。これによって、上記図８と同様の
効果を奏することができるものである。次に、図１０
に、本発明の第４実施例の要部構成図を示す。図１０
（Ａ）は圧電アクチュエータ４１_E の部分平面図、図１
０（Ｂ）は部分断面図である。図１０（Ａ），（Ｂ）に
示す圧電アクチュエータ４１_E は、２列に配置された圧
電素子４３に電極４４が形成されることは、図１（Ａ）
のリードフレーム４７（共通リード４７ａ、個別リード
４７ｂ）を除いた状態と同様であり、この電極４４の底
部４４ｂ上でＡｕ（金）等のワイヤ５９でそれぞれボン
ディングにより電極取り出しを行ったものである。

【００４７】これによれば、直接フレキシブルに外側で
電極取り出しを行うことができると共に、熱による分極
劣化が防止されて各圧電素子４３間のばらつきが減少し
てインク飛翔特性が安定し、印字品質を向上させること
ができるものである。また、圧電アクチュエータの良
品、不良品を容易に判別することができるものである。

【００４８】次に、図１１に、本発明の第５実施例の要
部断面図を示す。図１１は、本発明のインクジェットヘ
ッド６１の部分断面図を示したもので、ノズル板６２に
テーパ部６３ａ、ストレート部６３ｂで形成されたノズ
ル孔６３が所定数形成され、このノズル板６２上に流路
板６４が配置される。流路板６４は、ノズル孔６３に対
応する開口部が形成されると共に、開口部と連通するイ
ンク供給路（図に表われず）が形成される。上記開口部
が圧力室６５となる。

【００４９】また、流路板６４上には弾性体の弾性体層
６６が形成され、該弾性体層６６上に加圧部６７が取り
付けられる。加圧部６７は圧力室６５に対応する加圧板
６７ａが支持枠よりリブを介して（図に表われず）一体
的に形成されたもので、該リブによる撓みで該加圧板６
７ａが圧力室６５に対して正圧力、負圧力を加える。

【００５０】このような構成で、ヘッド部６８が形成さ
れるが、この構成は従来からの構成（図２５参照）と同
様である。上記加圧部６７上に圧電アクチュエータ４１
_F が配置される。この圧電アクチュエータ４１_F は両端
のガイド部４２間に圧電素子４３が所定数くし歯状に形
成されたもので、各圧電素子４３の先端部分と加圧板６
７ａとが位置対応する。この場合、圧電素子４３の端面
の位置は、ガイド部４２の端面の位置より段差ｄだけ短
かく形成されており、各加圧板６７ａに対して例えばエ
ポキシ系接着剤の接着層６９が介在される。

【００５１】すなわち、各圧電素子４３の端面に段差ｄ
以上の高さの接着部材による接着層６９が盛られた圧電
アクチュエータ４１_F を加圧部６７に加圧して接着する
ものである。例えば、上記段差ｄは、接着層６９となる
接着部材の塗布の高さ、該接着層６９を介した圧電アク
チュエータ４１_F と加圧板６７ａの剛性とから設定され
るもので、例えば５μｍ〜５０μｍで設定される。この
段差ｄが例えば５μｍ未満の場合には、ヘッド部６８の
うねりが約±２μｍであり、弾性体層６６に圧縮荷重が
加わるからであり、また段差ｄが５０μｍを越える場合
にはヤング率が３ＧＰａとなって他の構成部材より低
く、剛性が低下して伝達効率が低下するからである。因
みに、ガイド部４２のヤング率は約２０ＧＰａ、圧電素
子４３のヤング率は約５０ＧＰａである。

【００５２】このように構成することにより、ガイド部
４２が加圧部６７に接合されることとなり、圧電素子４
３と加圧板６７ａとの間に介在させた接着層６９により
加圧部６７の接着時に生じる弾性体層６６への圧縮荷重
及び該圧電素子４３自体への座屈荷重が加えられないよ
うにすることができ、この結果、インク飛翔特性が安定
されると共に、印字品質を向上させることができるもの
である。

【００５３】ここで、図１２に、図１１の圧電アクチュ
エータの製造説明図を示す。図１２（Ａ）に示すピエゾ
部材のような圧電部材の焼成ブロック７１の一端面を、
図１２（Ｂ）に示すように、ガイド部４２となる部分を
残して段差ｄの深さでダイシングソー又はスライサによ
り切削加工を行い、段差部７２を形成する。そして、図
１２（Ｃ）に示すように、段差部７２ａを形成した部分
を所定間隔でダイシングソーによりハーフカットして溝
７３を形成することにより、両端のガイド部４２間で所
定数の圧電素子４３が形成されるものである。なお、各
圧電素子４３は上述の図１（Ａ）に示すような電極（図
示せず）が形成されると共に、リードフレームやワイヤ
ボンディングにより電極取り出しが行われるものであ
る。

【００５４】そこで、図１３に、第５実施例の全体分解
図を示す。図１３に示すインクジェットヘッド６１は、
図１２に示す圧電アクチュエータ４１_F を４列で使用し
たものであり、４列にノズル孔６３が形成されたノズル
板６２と、ノズル孔６３に対応する圧力室６５及び該圧
力室６５にインクを供給するための共通のインク供給路
６４ａが形成された流路板６４と、圧力室６５に対応し
た開口部６６ａが形成された弾性部材の弾性体層６６
と、圧力室６５に対応した加圧板６７ａがリブによって
可撓自在に形成された加圧部６７とで順次組み合わせる
ことでヘッド部６８が構成される。

【００５５】一方、４つの圧電アクチュエータ４１
_F が、加圧板６７ａに圧電素子４３を対応させてヘッド
ホルダ７４内に設置される。この場合、ヘッドホルダ７
４には圧電アクチュエータ４１_F の位置合わせをすべく
ガイド部４２を支持するようにストロット７５が設けら
れる。そして、図示されないが各圧電素子４３の先端に
上記接着層６９を塗布して各加圧板６７ａに位置させて
加圧することにより接着が行われ、４列ノズル孔のイン
クジェットヘッド６１が構成されるものである。

【００５６】また、図１４に、図１１のインク噴射の動
作説明図を示す。図１４（Ａ）は圧電素子４３に電圧を
印加していない状態を示しており、圧力室６５内は無負
荷状態である。そして、図１４（Ｂ）に示すように、圧
電素子４３に電圧を印加すると、該圧電素子４３が変位
し、接着層６９を介して加圧板６７ａを引き、弾性体層
６６を変形させる。このとき、圧力室６５内は負圧とな
り、インク供給路６４ａよりインク液７０が供給され
る。

【００５７】続いて、圧電素子４３への電圧印加を停止
すると、該圧電素子４３は元の状態に復帰して圧力室６
５内に圧力を加える。これにより、インク粒子７０ａが
ノズル孔６３より噴射されるものである。続いて、図１
５に第５実施例の他の実施例の要部断面図を示すと共
に、図１６に図１５のＸ方向からの部分断面図を示す。
図１５及び図１６に示すインクジェットヘッド６１は、
圧電アクチュエータ４１_G をガイド部４２ａと圧電部４
３ａに分離したものでプリント基板７６にガイド部４２
ａが固着されると共に、各圧電素子４３の対向する電極
から取り出される共通リード４７ａ及び個別リード４７
ｂが半田７７により実装されたもので他の構成は図１１
と同様である。

【００５８】このようにガイド部４２ａと圧電部４３ａ
とを分離させて圧電アクチュエータ４１_G を構成するこ
とにより、全部をピエゾ部材のような高価な圧電部材で
形成するよりも安価とすることができるものである。次
に、図１７に、第５実施例の他の実施例の要部断面図を
示す。図１７に示すインクジェットヘッド６１は、圧電
アクチュエータ４１_H のガイド部４２の端面を圧電素子
４３の端面の位置と同列とし、該ガイド部４２の端面上
に積層部７８を介在させたもので、他の構成は図１１と
同様である。この積層部７８の高さは、加圧部６７のう
ねり±２μｍであることを考慮して５μｍ以上とし、ま
た接着層６９の塗布可能な高さ（加圧板６７ａと圧電素
子４３との濡れ性）、及び接着層６９のヤング率から５
０μｍ以下とする必要がある。

【００５９】また、上記積層部７８は、接着層（ヤング
率が３ＧＰａ）６９よりも高いヤング率のものが選択さ
れ、例えば液状ポリイミド（ヤング率４ＧＰａ）、樹脂
フィルム（ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）：Ｐ
ＥＮ（ポリエチレンナフタレート）でヤング率６〜７Ｇ
Ｐａ）、及び液状レジスト（ヤング率４ＧＰａ）が使用
される。

【００６０】そこで、図１８に、図１７の圧電アクチュ
エータの製造説明図を示す。図１８はセラミックス等の
圧電部材を焼成したブロック７９の一つの面上に液状レ
ジストやＤＦＲ（ドライフィルムレジスト）等のパター
ニング可能な積層部材８０を積層し、図１８（Ｂ）に示
すようにガイド部４２となる部分を残すパターニングで
露光、映像を行って積層部７８，７８を形成する。そし
て、図１８（Ｃ）に示すように、積層部７８間で所定間
隔にダイシングソーによりハーフカットで溝７３を形成
して各圧電素子４３を所定数形成するものである。

【００６１】なお、各圧電素子４３は、上述の図１
（Ａ）に示すような電極（図示せず）が形成されると共
に、リードフレームやワイヤボンディングにより電極取
り出しが行われるものである。また、積層部７８の他の
形成方法として、スクリーン印刷を用いたり、金属めっ
き（無電解メッキ）を用いる方法等がある。

【００６２】このように図１７に示すような積層部７８
を形成することによっても図１１に示すインクジェット
ヘッド６１と同様の効果を得ることができるものであ
る。続いて、図１９に、第５実施例の圧電アクチュエー
タの他の構成図を示す。図１９（Ａ）に示すように、例
えばヤング率５０ＧＰａ以上のセラミックスを「コ」の
字状に形成したホルダ部８１を用意し、またピエゾ部材
等の圧電部材を焼成したブロック（ヤング率が例えば５
０ＧＰａ以上）８２を用意する。このブロック８２はホ
ルダ部８０の凹部に嵌合する大きさであり、かつ図１９
（Ｂ）に示すように嵌合したときにホルダ部８１の端面
と段差を形成させる大きさで形成される。

【００６３】そして、図１９（Ｃ）に示すように、ブロ
ック８２をダイシングソーにより所定間隔でハーフカッ
トして溝７３を形成することにより所定数の圧電素子４
３が形成される。これにより、全体形状は図１２及び図
１８に示す形状と同様に、ホルダ部８１の両端をガイド
部４２として、その端面と該圧電素子４３の端面とに段
差を有する圧電アクチュエータ４１_I を形成できるもの
で、上述と同様の効果を得ることができるものである。

【００６４】これによれば、上述の図１２に示す圧電ア
クチュエータ４１_F は圧電素子４３を形成する部分が他
の部分の約５０％となっていることに鑑み、図１９
（Ｃ）に示すように圧電素子４３と形成するブロック８
２のみを圧電部材で形成し、他の部分のホルダ部８１を
安価な部材（セラミックス等）で形成することにより、
全体として安価な圧電アクチュエータ４１_I を得ること
ができるものである。また、ホルダ部８１をブロック８
２と同等のヤング率の部材で形成することから、圧電素
子４３の駆動時に全体が振動することを防止することが
でき、インク粒子の飛翔の安定性を図ることができるも
のである。

【００６５】

【００６６】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、駆動部をくし歯状に少なくとも２列に形成して各駆
動部の対向する２面で折曲部の底部にかけて電極部を形
成させるもので、列間の中央底部を共通リードが形成さ
れた支持部を載置させる高さであり、適宜底部より高
く、又は底部と略同一高さ、又はスペーサを用いて底部
とは略同一高さに形成することにより、支持部を中央底
部で載置させてリード固定することから強度が向上して
その後の工程での歩留り向上、量産性向上による低コス
ト化が図られると共に、駆動部の変位量のばらつきが回
避されてインク飛翔特性の安定性による印字品質の向上
を図ることができる。

【００６７】請求項５の発明によれば、支持部を中央底
部に載置し、さらにリードを電極の底部を含んだ２面で
接続することにより、接着強度の向上及び位置決め精度
が向上し、ひいては低コスト化と共に駆動部の変位量の
安定性からインク飛翔特性の安定性による印字品質の向
上を図ることができる。

【００６８】請求項６の発明によれば、くし歯形状で形
成された各駆動部の対向する２面に折曲底部にかけて電
極部を形成するものであって、該底部でワイヤを電気的
接続させることにより、容易に電圧印加のためのリード
をフレキシブルに接続可能であって自由性が向上すると
共に、熱による劣化が回避されて安定して駆動部が駆動
され、印字品質を向上させることができる。

【００６９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の要部構成図である。

【図２】図１のリードフレームの接続状態の説明図であ
る。

【図３】図１の圧電アクチュエータの製造説明図であ
る。

【図４】図１で使用されるリードフレーム板の平面図で
ある。

【図５】図４のリードフレーム板の折曲状態の説明図で
ある。

【図６】図５のリードフレーム板の圧電アクチュエータ
との配置状態の説明図である。

【図７】本発明の第２実施例の要部構成図である

【図８】本発明の第３実施例の要部構成図である

【図９】第３実施例の他の実施例の要部構成図である。

【図１０】本発明の第４実施例の要部構成図である

【図１１】本発明の第５実施例の要部構成図である

【図１２】図１１の圧電アクチュエータの製造説明図で
ある。

【図１３】第５実施例の全体分解図である。

【図１４】図１１のインク噴射の動作説明図である。

【図１５】第５実施例の他の実施例の要部断面図（１）
である。

【図１６】図１５のＸ方向からの部分断面図である。

【図１７】第５実施例の他の実施例の要部断面図（２）
である。

【図１８】図１７の圧電アクチュエータの製造説明図で
ある。

【図１９】第５実施例の圧電アクチュエータの他の構成
図である。

【図２０】インクジェットプリンタの全体の構成図であ
る。

【図２１】従来のインクジェットヘッドの分解斜視図で
ある。

【図２２】従来の圧電アクチュエータの構成図である。

【図２３】図２２のリードフレームの配置状態の説明図
である。

【図２４】従来の圧電アクチュエータの接合状態の説明
図である。

【図２５】図２４の要部断面図である。

【符号の説明】

４１_A 〜４１_I 圧電アクチュエータ ４２ ガイド部 ４３ 圧電素子 ４４ 電極 ４５，４５ａ 中央底部 ４６ 溝 ４７ リードフレーム ４７ａ 共通リード ４７ｂ 個別リード ４８ 導電接着材 ５８ スペーサ ６１ インクジェットヘッド ６２ ノズル板 ６３ ノズル孔 ６４ 流路板 ６５ 圧力室 ６６ 弾性体層 ６７ 加圧部 ６７ａ 加圧板 ６８ ヘッド部 ６９ 接着層 ７０ インク液

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩石 晃 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 小池 修司 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−290705（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−275600（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/045 B41J 2/055

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク液が充填される所定数の圧力室を
   所定数形成した流路板の一方に対応するノズル孔を所定
   数形成したノズル板が設けられると共に、他方に該各圧
   力室に対応する変形自在な加圧板を所定数形成した加圧
   部が設けられ、各該加圧板を対応する駆動部が所定数形
   成されたアクチュエータにより変形させて該ノズル孔よ
   りインク滴を吐出させるインクジェットヘッドにおい
   て、前記アクチュエータは、くし歯状に形成される所定数の
   前記駆動部が少なくとも２列で形成されると共に、該駆
   動部の対向する２つの面に折曲面の底部にかけて電極部
   が形成され、 該列間の中央底部が、それぞれの該電極部の一方面で共
   通で電圧印加を行うために接続される共通リードを形成
   した支持部を載置させる高さで形成されてなること を特
   徴とするインクジェットヘッド。
2. 【請求項２】 請求項１記載の中央底部は、前記各駆動
   部の底部の高さより高く形成されてなることを特徴とす
   るインクジェットヘッド。
3. 【請求項３】 請求項１記載の中央底部は、前記各駆動
   部の底部の高さと略同一高さで形成されてなることを特
   徴とするインクジェットヘッド。
4. 【請求項４】 請求項１記載の中央底部は、前記各駆動
   部の底部の高さと略同一高さとするスペーサが設けられ
   て形成されてなることを特徴とするインクジェットヘッ
   ド。
5. 【請求項５】 請求項１〜４の何れか一項において、前
   記それぞれの電極部に電圧印加のための対応するリード
   が前記底部を含んで少なくとも２面に当接させて接続さ
   れてなることを特徴とするインクジェットヘッド。
6. 【請求項６】 インク液が充填される所定数の圧力室を
   所定数形成した流路板の一方に対応するノズル孔を所定
   数形成したノズル板が設けられると共に、他方に該各圧
   力室に対応する変形自在な加圧板を所定数形成した加圧
   部が設けられ、各該加圧板を対応する駆動部が所定数形
   成されたアクチュエータにより変形させて該ノズル孔よ
   りインク滴を吐出させるインクジェットヘッドにおい
   て、 前記アクチュエータは、前記駆動部を２列に配置すると
   共に、くし歯状に形成される所定数の前記駆動部の対向
   する２つの面に折曲底部にかけて電極部が形成 され、そ
   れぞれの該電極部の該底部に電圧印加のためのワイヤが
   電気的接続されてなること を特徴とするインクジェット
   ヘッド。