(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の極をなす内部電極と他方の極をなす内部電極とが中央領域でラップし、かつそれぞれが一方の端部にのみ露出するように導電層を圧電材料とともに積層して形成された振動領域と、
該振動領域の、前記内部電極と圧電材料との積層方向の一端側に前記内部電極とほぼ同等の間隔で、かつ一側端が前記圧電材料に埋没されて、また他側端が露出し、かつ同一の外部電極に接続されて前記内部電極に印加される駆動信号によっても前記圧電材料に圧電効果を生じない導電層を形成した非振動領域と、
を有する圧電振動子を、前記非振動領域の前記導電層及び圧電材料の積層方向に平行な一側面を固定基板に固定してなるインクジェット式記録ヘッド駆動用圧電振動子ユニット。
【請求項２】
前記非振動領域の前記導電層のうちの一部が両側端に露出するとともに、前記同一の外部電極がコモン電極である請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド駆動用圧電振動子ユニット。
【請求項３】
前記圧電振動子が、後端領域で連続部を有する請求項１、または請求項２に記載のインクジェット式記録ヘッド駆動用圧電振動子ユニット。
【請求項４】
前記連続部に導電層が形成されている請求項３に記載のインクジェット式記録ヘッド駆動用圧電振動子ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、流路ユニットのインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット記録ヘッドに適した圧電振動子ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧電定数ｄ３３の圧電振動子を使用したインクジェット記録ヘッドは、特公平６−２２６９７１号公報に見られるように、圧電材料の一半部でのみ一方の極をなす内部電極と他方の極をなす内部電極とを中央領域でラップさせ、かつそれぞれの極の内部電極が一方の側端部でのみ露出するよう積層し、圧電材料でのみ構成された他半部を固定領域とした圧電振動子を、流路ユニットの圧力発生室の配列ピッチと同一のピッチとなるように固定基板に取付けたものが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような圧電振動子は、圧電材料と内部電極となる導電材料とを交互に積層し、これを１２００°Ｃ程度の温度で焼成する関係上、圧電材料と内部電極とが共存する振動領域と、圧電材料のみで構成される非振動領域との熱膨張率等に大きな相違が有り、この熱膨張差に起因して焼成後に反り等の変形が生じ、特に高密度印刷用のサイズの小さな圧電振動子を製造する場合には、相対的寸法精度や形状精度に低下を招くという問題がある。
【０００４】
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環境温度や焼成による変形を可及的に抑制して高い寸法精度を有するインクジェット式記録ヘッド駆動用圧電振動子ユニットを提供することである。
【０００６】
【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、一方の極をなす内部電極と他方の極をなす内部電極とが中央領域でラップし、かつそれぞれが一方の端部にのみ露出するように導電層を圧電材料とともに積層して形成された振動領域と、該振動領域の、前記内部電極と圧電材料との積層方向の一端側に前記内部電極とほぼ同等の間隔で、かつ一側端が前記圧電材料に埋没されて、また他側端が露出し、かつ同一の外部電極に接続されて前記内部電極に印加される駆動信号によっても前記圧電材料に圧電効果を生じない導電層を形成した非振動領域と、を有する圧電振動子を、前記非振動領域の前記導電層及び圧電材料の積層方向に平行な一側面を固定基板に固定して構成されている。
【０００７】
【作用】
圧電振動子の一端から他端までほぼ同一の間隔で導電層や内部電極が配置されているため、振動領域と非振動領域での熱膨張差がなくなり、反りが防止される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
そこで以下に図示した実施例について説明する。
図１は本発明の圧電振動子ユニットを使用した記録ヘッドを、また図２は圧電振動子ユニット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ユニット１は、圧電振動子２、２、２…を後述する圧力発生室の配列ピッチに合わせて固定基板３に固定し、また圧電振動子の列設方向の端部には位置決め等のために使用するダミーの圧電振動子４、４を固定して構成されている。
【０００９】
圧電振動子２は、一半（図中、上半部）を振動領域とし、また他半（図中、下半部）を非振動領域として構成されて、その側面に後述する一方の極をなす内部電極１０、１０と導通するコモン電極５、及び他方の極の内部電極１１、１１と導通するセグメント電極６が形成されていてフレキシブケーブル７からの駆動信号を内部電極１０、１１に印加できるように構成されている。圧電振動子２は、振動が阻害されたり、振動に起因する変位により接着強度が低下することがないように非振動領域の側面を固定基板３に接着剤等で固定されている。
【００１０】
圧電振動子２の振動領域は、一方の極をなす内部電極１０と、他方の極をなす内部電極１１とを中央領域でラップさせ、かつ一方の端部が一方の側方で露出し、他方の端部が圧電材料に埋没するように圧電材料１２内に一定の間隔で積層され、一方の極をなす内部電極１０の露出端がコモン電極５に、また他方の極をなす内部電極１１の露出端がセグメント電極６に導通されている。
【００１１】
圧電振動子２の非振動領域は、振動領域の内部電極１０、１１とほぼ同一の間隔で、かつラップ量も同一となるに中央部でラップするものの、両側端が圧電材料１２に埋没するように、好ましくは内部電極１０、１１と同一の導電材料からなる導電層１３が形成されている。
【００１２】
このように構成された圧電振動ユニット１は、圧力発生室２０、インク供給口２１、及びリザ−バ２２を形成する流路ユニット２３が固定されたヘッドホルダ２４に固定基板３を介して、圧電振動子２の先端を圧力発生室２０を形成する弾性板２５に当接させて固定してインクジェット式記録ヘッドに組み込まれている。なお、図中符号２６はノズル開口を示す。
【００１３】
圧電振動子２は、一端から他端まで圧電材料１２内に内部電極１０、１１、導電層１３がほぼ一定のピッチで埋設されているため、全体が均質化され、温度変化による熱膨張差が全体的に同一となり、反りや熱応力に起因する割れ、クラック等が生じない。
【００１４】
次に上述の圧電振動子ユニットの製造方法について説明する。
表面が平坦な定盤３０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３１を載置する（図３（Ｉ））。
【００１５】
切り代３２から切分けられたときに側方（図中、左右）から露出しない程度の可及的に大きな幅の導電材料の層３３をマスクを使用して一定ピッチで複数、この実施例では５つ形成する（図３（ＩＩ））。
【００１６】
そして前述と同様のグリーンシート３１を積層し（図３（ＩＩＩ））、その表面に前述の導電層３３と上下関係となるように形成するという工程を、非振動領域として必要な厚みとなるまで繰り返す（図３（ＩＶ））。
【００１７】
非振動領域の形成が終了した段階で、グリーンシート３１を重ね、その表面に内部電極の内、一方の側面に露出する内部電極１０となる導電層３４を切り代３５以上の非形成領域３６を空けて一定のピッチで、マスクを使用して形成し（図４（Ｉ））、電極間の間隙程度の厚みの圧電材料のグリーンシート３１を重ねる（図５（ＩＩ））。
【００１８】
グリーンシート３１の表面に他方の極となる内部電極１１となるを導電層３７を、切り代３５を見込んでも非形成領域３８が残るように導電層３４と位置をずらせて形成する（図４（ＩＩＩ））。
【００１９】
以下、このような工程を複数回繰り返して振動領域に必要な厚みとなった段階で、グリーンシートを乾燥させてから１２００°Ｃ程度の温度で焼成する（図５（Ｉ））。もとより、厚み方向にはほぼ同一の間隔で導電層３３、３４、３７が形成されているため、焼成による温度変化や収縮による影響が均質化されて反りが極めて小さいものとして出来上がる。
【００２０】
各極の内部電極となる導電層３４、３７の一方が切り代３５に接するようにワイヤソー等３９で切断し（図５（ＩＩ））、ブロック４０に切分ける（図５（ＩＩＩ））。
【００２１】
表面にフレキシブルケーブルとの接続用の外部電極４１、４２をスパッタリングや蒸着により形成し、これら電極４１、４２に高電圧を印加して所定の分極処理を行った後（図６（Ｉ））、非振動領域側、つまり導電層３３が形成されている領域を固定基板４３に接着剤で固定する（図６（ＩＩ））。
【００２２】
そして後端側、つまり固定基板４３の側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４４によりスリット４５を形成して歯割りする。なお、スリット４５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。
【００２３】
なお、上述の実施例においては、非振動領域に形成する導電層１３の両端を圧電材料１２に埋没させているが、図７に示したように導電層５０の一端側５０ａだけを埋没させ、他端をコモン電極５、またはセグメント電極６に接続しても同様の作用を奏する。
【００２４】
また、図８に示したように導電層５０のうち、圧電振動子２の下端に延び、セグメント電極６側に延びるコモン電極５の領域５ａと対向する導電層５０’の両側が露出するように形成すると、この導電層５０’が導電路を形成してコモン電極５の電気抵抗を引き下げのに寄与するばかりでなく、比較的形成が困難な下端の領域５ｂの蒸着を不要とすることができる。そして、導電層５０’の、固定基板３に固定されていない面から露出する端面５０’ａにフレキシブルケーブル７を接続すればコモン電極５の領域５ａの形成が不要となる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、圧電振動子の一端から他端までほぼ同等の熱膨張率を有することになり、焼成前後や、また環境温度の変化による反りを可及的に小さく抑え、また割れ、クラックの発生を防止することができ、小型の圧電振動子を高い寸法、形状精度で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の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の一実施例を示す断面図である。
【図２】同上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】図（Ｉ）乃至（ＩＶ）は、それぞれ本発明の圧電振動子ユニットの製造方法の一実施例を示す図である。
【図４】図（Ｉ）乃至（ＩＩＩ）は、それぞれ本発明の圧電振動子ユニットの製造方法の一実施例を示す図である。
【図５】図（Ｉ）乃至（ＩＩＩ）は、それぞれ本発明の圧電振動子ユニットの製造方法の一実施例を示す図である。
【図６】図（Ｉ）乃至（ＩＩＩ）は、それぞれ本発明の圧電振動子ユニットの製造方法の一実施例を示す図である。
【図７】本発明の記録ヘッドに使用する圧電振動子の他の実施例を示す断面図である。
【図８】本発明の記録ヘッドに使用する圧電振動子の他の実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
１  圧電振動ユニット
２  圧電振動子
３  固定基板
５  コモン電極
６  セグメント電極
７  フレキシブケーブル
１０、１１  内部電極
１２  圧電材料
１３  導電層
２３  流路ユニット
２４  ヘッドホルダ
【図１】
0003578199.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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