JPH11254680A - 圧電アクチュエータ及びこれを用いたインクジェッ トヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧電材を用いたインクジェットヘッドを狭ピ
ッチ化して、記録装置の高分解能化、高速度記録化を図
った圧電アクチュエータとインクジェットヘッドを実現
する。 【解決手段】 板状圧電材の所定個所に少なくとも一つ
の電圧印加手段を設け、その板状圧電材の所定個所を選
択的に駆動するように構成した圧電アクチュエータであ
って、該アクチュエータを構成する電圧印加部材は、前
記板状圧電材の表面に導電部材からなる膜を形成し、こ
のアクチュエータを用いてインクジェットヘッドを構成
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電アクチュエー
タとこの圧電アクチュエータを用いたインクジェットヘ
ッドに関し、高分解能化、低コスト化をはかった圧電ア
クチュエータ及びこれを用いたインクジェットヘッドに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９（a）、（b）は従来より用いられて
いるインクジェットヘッドの一例を示すもので（a）は
組立図、（b）図は（a）図の分解斜視図である。図に示
すインクジェットヘッドでは、オリフィス吐出孔１１を
有するオリフィス板１と、圧力室２１，共通インク室２
２及びインク供給口２３を有するベース板２と、圧力室
２１の形状に対応して形成された貫通孔１２及び連通流
路３１が形成された流路板３と、振動板４と、ＰＺＴ等
の圧電材からなる小片５と、絶縁シート６４上に電極６
１，６２及びこれら電極を結ぶリード線６３が形成され
たフレキシブルプリント基板（以下、単にＦＰＣとい
う）６が接着剤等で接着されて（a）図の斜視図で示す
ように積層されている。

【０００３】上記各部材のうち、オリフィス板１，流路
板３，振動板４は例えば数十から２００μｍ程度の厚さ
のステンレス板を適宜使い分けて金属エッチング、金属
プレス等により形成される。また、オリフィス吐出孔１
１の径は３０〜１００μｍ程度であるが、ここではオリ
フイス板１をエッチングして形成する際に同時に形成し
ている。

【０００４】圧電材からなる小片５への給電用配線は、
通常ワイヤ、フレキシブル印刷配線板（ＦＰＣ）等をボ
ンディング、ハンダ付けすることにより行う。ここで
は、ＦＰＣ６上に形成された端子６２を小片５に形成さ
れた表面電極５２にハンダ付け（図９（a）参照）して
いる。なお、振動板４は図示せぬ別経路の配線により接
地電位となるようにされている。

【０００５】そして、各部材を図９（a）のように積層
した後、インク供給口２３からインクを入れ共通インク
室２２から流路３１，圧力室２１を経てオリフィス吐出
孔に至るまでをインクで満たした後、圧電材５に電圧パ
ルスを印加してインクを吐出させる。以下吐出動作につ
いて図１０（a）、（b）を用いて説明する。これらの図
において図（a）は組立て断面図、図（b）はパルス印加
により振動板４が歪んだ状態を示している。

【０００６】図１０（a）において、圧電材５の電極５
１，５２にはインク吐出が指令されるタイミング毎に、
図示せぬ駆動回路から駆動電圧パルスがＦＰＣ６の端子
６１，６２を介して印加される（印加電圧は例えば５０
Ｖ，１００μ／秒程度）。その結果、圧電材５内には図
の上下方向に電界が発生し、これと直交した平面方向に
収縮方向の歪み（応力）が発生する。

【０００７】圧電材５は振動板４に接合されてユニモル
フ型のアクチュエータを構成しており、この応力は図
（b）のような太鼓状の変位を生じさせる。発生した太
鼓状変位は圧力室２１内の圧力を上昇させ、オリフィス
板１のオリフィス吐出孔１１よりインクを吐出させる。

【０００８】目的とするインク量が吐出した後、圧電材
５への電圧印加が終了しアクチュエータの変位が元に戻
って圧力室内２１の圧力も一度負圧に転じた後大気圧に
戻る。このとき図示せぬインクタンクから、インク供給
口２３，共通インク室２２，連通流路３１を経由して圧
力室２１へインクが補給される。

【０００９】なお、このようなユニモルフ型のアクチュ
エータを構成する場合、圧電材と流路板の弾性係数及び
厚さは次式に示す関係に選定することが駆動効率の上か
ら望ましい。 Ｅ1（t1）²＝Ｅ2（t2）² … ここで、 Ｅ1，Ｅ2は圧電材，振動板の弾性係数 t1，t2は圧電材，振動板の厚み

【発明が解決しようとする課題】

【００１０】ところで上述の従来例においては、圧電材
５の小片を振動板４に接着することでアクチュエータを
構成しているため、 圧電材５の振動板４への接着 各圧電材５への電気配線６３ を必要とする。そして、このような構成のインクジェッ
トヘッドでは記録分解能及び記録速度を向上させるため
の手段としてインクジェット吐出部（アクチュエータ、
圧力室、オリフィス吐出孔の一対）を狭いピッチで多数
形成することが要求される。しかしながら、例えば数十
〜数百μｍのピッチで数百の吐出口をならべて形成しよ
うとすると、以下のような問題があった。

【００１１】吐出部を狭ピッチで形成するには、圧電材
自体の寸法を小さくする必要があり、また、同時にヘッ
ド駆動電圧を小さくするため圧電材の厚みを数十〜２０
０μｍ程度と薄く製作する必要がある。しかし圧電材
（ ＰＺＴ等）は粉体を焼成したセラミックスで形成さ
れた非常に脆い材質であり、そのような材質で微小片を
作製することは、加工法，取り扱い上困難である。ま
た、 加工できたとしてもコスト，精度的に問題があ
る。

【００１２】また、脆く微少な圧電材片は接着時の取り
扱いや加圧等で破壊しやすく、力をかけずにハンドリン
グし振動板に対して精密に位置決めすることが難しい
（位置合わせが不十分だと、吐出効率が低下する）。ま
た、圧電材は有極性部品であるため接着に際してその上
下面を識別する必要があるが、微小片では識別が困難で
ある。更に接着に際し接着剤が圧電材の周辺から漏れ出
すのでこれを除去するのは難しい。

【００１３】以上のような困難な接着作業を一つのヘッ
ドに対して数百と行うのは製造コストの点で問題があ
る。また、圧電材への給電の方法としては、半田付けま
たは配線材の融着（または単なる押し付け）によってい
るが、例えばＦＰＣのような配線材を用いる場合、微少
なピッチで配線パターンや端子部を設けねばならず製造
が困難である。

【００１４】配線パターンと圧電材を接続するには半田
コテ等の配線ツールを用いるが、半田コテが圧電材の大
きさより大きく半田が圧電材から漏れ出たり配線材が圧
電材と導電体である振動板の両者に接触する等して、駆
動側と接地側が短絡するという不具合が生じ易くなる。

【００１５】また、圧電材は一旦キュリー点（通常１５
０〜３５０℃程度）以上の温度に昇温されると、その圧
電性が消滅し記録ヘッドがインク吐出不能状態になる
（圧電材への配線として半田付けを使用する場合大きな
圧電材を振動板に接合した後に半田付けするものでは圧
電材から熱容量の大きな振動板へ熱伝導するので圧電材
への熱的影響はないか、若しくは一部の特性が損なわれ
るにとどまるが、小さな圧電材では瞬時に全体に熱が行
き渡り圧電材全体の圧電性が損なわれる）。

【００１６】このような問題を解決する手段として、振
動板の上に圧電材の平板を接着後、ダイシング・ソウ等
で、圧電材を小さな片に切り離していく製造方法が実用
化されているが、この方法においても以下のような問題
がある。 １）脆い圧電材の切削加工は寸法の下限値に限度があ
る。 ２）振動板に傷をつけないで、薄い圧電材のみを切削す
ることは困難である。 ３）加工法の制限から、切り取られる形は直線的な形状
に限られる。 ４）一つ一つ機械加工を行うため長い工作時間を要し、
コストが高くなる。 ５）上述した配線時の問題は何ら解決されない。

【００１７】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、圧電材を用いたインクジェットヘッドを狭
ピッチ化するに際して発生する種々の問題点を本質的に
解決した圧電アクチュエータ及びこれを用いたインクジ
ェットを実現することを目的としている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、 １．板状圧電材の所定個所に少なくとも一つの電圧印加
手段を設け、その板状圧電材の所定個所を選択的に駆動
するように構成した圧電アクチュエータであって、該ア
クチュエータを構成する電圧印加部材は、前記板状圧電
材の表面に導電性を有する膜により形成したことを特徴
とする圧電アクチュエータ。 ２．電圧印加部材に電気信号を印加するためのリード線
が前記板状圧電材の表面に膜状に形成されたことを特徴
とする請求項１記載の圧電アクチュエータ。 ３．電圧印加部材を構成する膜を２層に分けて形成した
ことを特徴とする請求項１または２記載の圧電アクチュ
エータ。 ４．２層目の膜厚は電圧印加部材の振動板の部分のみに
形成したことを特徴とする請求項３記載の圧電アクチュ
エータ。 ５．電圧印加部材を複数個形成するとともにその電圧印
加部材の膜厚を互いに異なるように形成したことを特徴
とする請求項４記載の圧電アクチュエータ。 ６．電圧印加部材が形成された部分以外の表面にこの電
圧印加部材とは電気的に絶縁された補強膜を形成したこ
とを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の圧電
アクチュエータ。 ７．補強膜と電圧印加部材は同じ方法で同時に形成した
ことを特徴とする請求項６記載の圧電アクチュエータ。 ８．電圧印加部材が形成された板状圧電材の裏面に前記
板状圧電材の補強膜を形成したことを特徴とする請求項
１乃至５のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。 ９．インクタンクから流路を介して圧力室にインクが供
給され、所要時に圧力印加手段により前記圧力室に圧力
が印加されてオリフィス吐出孔よりインクの粒子を噴射
するインクジェットヘッドにおいて、前記圧力印加手段
は、板状圧電材の所定個所に少なくとも一つの電圧印加
手段を設け、その板状圧電材の所定個所を選択的に駆動
するように構成した圧電アクチュエータであって、該ア
クチュエータは請求項１乃至８記載の圧電アクチュエー
タのいずれかを用いたことを特徴とするインクジェット
ヘッド。 １０．前記インクが供給される流路若しくは圧力室の少
なくとも一方が圧電アクチュエータの裏面に形成された
ことを特徴とする請求項９記載のインクジェットヘッ
ド。 １１．圧電アクチュエータとオリフィス板を両面接着テ
ープで固定したことを特徴とする請求項１０記載のイン
クジェットヘッド。 １２．圧電アクチュエータと流路が形成された流路板
と、圧力室が形成されたベースと、前記オリフィス吐出
孔が形成されたオリフィス板とを備え、前記流路板と前
記ベース板との接合面、あるいは前記ベース板と前記オ
リフィス板との接合面の少なくとも一つの接合面を両面
接着テープで固定したことを特徴とする請求項９記載の
インクジェットヘッド。を構成したものである。

【００１９】

【作用】以上の構成において、順次以下の動作を行う。
請求項１または２項記載の圧電アクチュエータにおい
て、膜により板状圧電材上の所定個所に設けられた電圧
印加手段は、形状や位置関係を精密に作製することが可
能であり、その板状圧電材の所定個所を選択的に駆動す
る。請求項３，４の圧電アクチュエータにおいて、電圧
印加部材からなる膜を２層に分けて形成し、２層目の膜
厚を振動部のみに形成したので、電圧印加部材のアクチ
ュエータの配線部の歪みの影響が少なくなる。 請求項５において、電圧印加部材を複数個形成するとと
もにその電圧印加部材の膜厚を互いに異なるように形成
したので、出力の異なるアクチュエータを得ることがで
きる。請求項６，７及び８において、板状圧電材に補強
膜を形成したので圧電アクチュエータの割れや欠けが減
少し信頼性が向上する。請求項９において、インクジェ
ットヘッドの圧力印加手段として板状圧電材の表面に導
電部材からなる膜を形成した圧電アクチュエータを用い
たので信頼性のある安価なインクジェットヘッドを構成
することができる。請求項１０において、板状圧電材の
裏面にインク流路若しくは圧力室の少なくとも一方を形
成したので部品点数が少なく安価なインクジェットヘッ
ドを実現することができる。請求項１１または１２にお
いて、接合面を接着剤や両面接着テープで固定したので
製作の容易なインクジェットヘッドを実現することがで
きる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明を詳しく
説明する。図１（a）、（b）は本発明の実施の形態の一
例を示すアクチュエータ及びこれを用いたインクジェッ
トヘッドであり、（a）は組み立て完成図、（b）図は
（a）図の分解斜視図である。図１（a）、（b）に示す
インクジェットヘッドにおいて、オリフィス板１と、ベ
ース板２と、流路板３は従来のものと同様であり、アク
チュエータ部分のみが異なっている。

【００２１】本発明では平板状圧電材７の表面の所定の
個所に複数（図では４個）の振動膜（電圧印加部材）８
２、リード線８３及び電極端子８１をフォトリソグラフ
ィとエッチングの技術により一体として形成する。

【００２２】ここで、アクチュエータを構成する平板状
圧電材（以下、単に圧電材という）７に電圧印加部材
（以下、単に振動膜という）８２を形成する過程につい
て図２（a） 〜（g）の製作工程例を用いて説明する。
図２（a）において、圧電材７の表面に銀電極７aを印刷
する。

【００２３】図２（ b ）において、図（a）で形成した
印刷銀電極７a上にスピンコート等の方法により均一に
レジスト７ bを塗布する。図２（ c ）において、レジ
スト７ bを塗布した圧電材７上に電極端子８１，振動膜
８２，リード線８３の部分以外を覆うフォトマスク７c
を用いてレジスト７ bに選択的に光を照射する。

【００２４】図２（d ）において、光が照射されないレ
ジスト部分（非露光部）を現像液により除去する。図２
（e）において、銀用エッチング液（例えば熱濃硫酸や
硝酸）を用いてレジストで覆われていない部分の銀電極
を除去する。

【００２５】図２（f）において、レジストを溶剤によ
り除去する。図２（g）において、エッチングで残った
銀パターンに通電して銀パターン上に適当な厚みとなる
ように電気メッキ（例えばニッケルメッキ）を施す。

【００２６】上述の過程により圧電材７の表面に振動膜
８２を精密に形成したユニモルフ型アクチュエータを実
現することができる。なおこの場合、圧電材７と振動板
８２の厚さおよび弾性係数は前述の式をほぼ満足する
ように選定することが望ましい。 また、電極の形成方法としては上記実施例に限ることな
く、例えばドライプレーティング，無電解メッキ等を含
む公知の製膜技術，パターン形成技術を適宜組み合せて
使用することで形成可能である。

【００２７】次に図３を用いてインク吐出の過程を説明
する。（なお、図中の符合は図１に示す符合と同一部品
である）。（a）図は圧力室２１内にインクを満たした
状態の断面図である。

【００２８】図３（a）において、振動させる部分の振
動膜８２のいずれか（ここでは８２aとする）にインク
吐出が指令されるタイミング毎に、図示せぬ駆動回路か
ら振動膜８２上の端子８１aを経由して駆動電圧パルス
が印加される。なお、裏面電極７１は図では省略するが
接地されているものとする。 その結果、（b）図に示すように振動膜８２a直下の圧電
材７内に図の上下方向に電界が発生し、これと直交した
平面内に拡張方向の歪みが発生する。

【００２９】振動板８２aは圧電材７に接合されている
ため、その部分にほぼ振動膜８２の大きさのユニモルフ
型のアクチュエータが構成されており、このアクチュエ
ータにより発生した歪みにより圧電材７が部分的に太鼓
状に変位する。この変位は圧力室２１内の圧力を上昇さ
せ、オリフィス板１のオリフィス吐出孔１１よりインク
を吐出させる。

【００３０】目的とするインク量が吐出した後、圧電材
７への電圧印加が終了しアクチュエータの変位が元に戻
って圧力室内２１の圧力も一度負圧に転じた後大気圧に
戻る。このとき図示せぬインクタンクから、インク供給
口２３，共通インク室２２，連通流路３１を経由して圧
力室２１へインクが補給される。

【００３１】上記において、図３（c）で示すように圧
電材の振動膜直下以外の周辺部にも電界が発生するので
歪みが生じるが、 １）電界方向が圧電材７の電気軸とずれていること。 ２）圧電材７の厚みが薄い場合、その影響が及ぶ範囲が
僅かであること。 ３） ユニモルフ構造となっていない部分の歪みは大き
な太鼓状変位を発生しないこと。

【００３２】４）周辺部の下面はベース部材の上面の平
面部が接合されていて変形が抑制されること。 等から無視することができ、ほぼ従来例と同様の変形を
得ることができる。なお、このアクチュエータでは圧電
材の歪み方向が拡張方向となっているが、これは圧電材
７の極性を逆にしたり、印加する電圧の極性を逆にする
ことにより実現することができる。

【００３３】次にその他の実施例について説明する。図
２に示すアクチュエータを用いたインクジェットヘッド
では、リード線８３と流路板の流路３１が重なってい
る。そのため、この部分にも歪みが発生する。その結
果、図４に示すように一点鎖線（理想的な変形）のよう
であることが望ましいアクチュエータの変位が実線（実
際の変形）のような変位となり、

【００３４】１）基本振動モードの太鼓状振動の端点の
状態や端点間の長さが変わり、固有振動数が低下して減
衰率が上がる。 ２）変形が単なる太鼓状ではなく高次の形を含むことか
ら、振動変位に高周波数成分が重畳される。 という影響が現れ、記録ヘッドの記録特性、特にサテラ
イトドットの発生状況や吐出効率を悪化させることにな
る。

【００３５】インクジェット記録方式における階調表現
の方法として、記録させるドット径を変化させる方法が
ある。そして、ドット径を変える一手段として同一ヘッド
内において、部分的に圧電材、または振動膜の厚みを変え
ることで各吐出口毎のインク滴量を変化させて記録ドッ
ト径を変化させる方法が知られている。

【００３６】しかしながら、図２に示す製造方法では板
状圧電材や振動板の厚みがすべて同一になるため、前記
階調表現方法を適用することができない。従ってここで
は、振動板の厚みを変えたアクチュエータを実現する。

【００３７】図５は振動膜８２とリード線８３，電極端
子８１の膜厚を変えるための製作工程を示しており、図
２に示す工程（f）に引き続いて行う。 図５（a）において、図２（f）で形成した銀パターン上
にスピンコート等の方法により均一にレジスト７ bを塗
布する。

【００３８】図５（ b ）において、レジスト７ bを塗
布した圧電材７上に振動膜８２の上部に相当する部分以
外を露出させ，フォトマスク７cを用いてレジスト７ b
に光を照射する。図５（ c ）において、光が照射され
ないレジスト部分（非露光部）を現像液により除去す
る。

【００３９】図５（d ）において、レジストが除去され
た振動膜の部分の銀パターンに通電して銀パターン上に
適当な厚みに電気メッキ（例えばニッケルメッキ）を施
す。図５（e）において、レジストを溶剤により除去す
る。上記の製作工程によれば、振動板８２の部分のみを
厚く他の部分を薄く形成できるので図４に示す弊害を少
なくしたユニモルフ型アクチュエータを実現することが
できる。なおこの場合、圧電材７と振動板８２の厚さお
よび弾性係数は前述の式を満足するように選定するこ
とが望ましい。 また、電極の形成方法としては上記実施例に限ることな
く、例えばドライプレーティング，無電解メッキ等を含
む公知の製膜技術，パターン形成技術を適宜組み合せて
使用することで形成可能である。

【００４０】なお、図５に示す製作工程を踏まえて４つ
の振動膜を選択的にフォトマスクで覆い、電気メッキの
厚さを制御することにより、膜厚の異なる振動膜を形成
することができ、前述の階調表現方法を適用することが
できる。

【００４１】更にその他の実施例に付いて説明する。 圧電材は、脆い材料であり薄く、かつ大きな平面形状の部
品は割れやすく、部品そのものの取り扱いに慎重さが要
求されると共に、ベース板２への接合作業も熟練を要す
る。また、圧電材７と流路板３が別部品であることから、
アクチュエータ部の振動膜８２とその周辺支持部の相対
的な位置精度が高くない。この両者の位置関係に差があ
ると、吐出効率が大幅に落ち、記録特性を損なうこととな
る。 従ってここでは、圧電材７に補強を施すとともに位置精
度が高く部品点数の削減を図ったアクチュエータを実現
する。

【００４２】図６（a）〜（k）はこのようなアクチュエ
ータの製作工程の一例を示す図である。工程に従って説
明する 図６（a）において、厚さ０．１程度の圧電材７の表，
裏面に銀電極７aを印刷する。

【００４３】図６（ b ）において、図（a）で形成した
印刷銀電極７a上にスピンコート等の方法により均一に
レジスト７ bを塗布する。図６（ c ）において、レジ
スト７ bを塗布した圧電材７上に電極端子８１，振動膜
８２，リード線８３の部分の周囲の僅かな部分（例えば
０．２mm程度の幅）を覆って露光する。

【００４４】図６（d ）において、光が照射されないレ
ジスト部分（０．２mm程度の非露光部）を現像液により
除去する。図６（e）において、銀用エッチング液（例
えば熱濃硫酸や硝酸）を用いてレジストで覆われていな
い部分（０．２mm程度の非露光部）の銀電極を除去す
る。

【００４５】図６（f）において、レジストを溶剤によ
り除去する。図６（g）において、表面に再びレジスト
を塗布する 図６（h）において、振動膜８２，リード線８３，電極
端子８１及び図６（e）において銀電極を除去した部分
以外を覆うフォトマスクを用いて露光する。

【００４６】図６（i）において、現像リンスを行って
振動膜８２，リード線８３，電極端子８１の部分の銀電
極を露出させる。 図６（j）において、銀パターンに通電して銀パターン
上に適当な厚みに電気メッキ（例えばニッケルメッキ）
を施す。

【００４７】図６（k）において、表面のレジストを除
去する。上記の製作方法によれば、振動膜８２，リード
線８３，電極端子８１の部分と同時にこれらとは電気的
には絶縁した状態で保護膜を電気メッキにより形成した
ので圧電材７に補強を施すとともに位置精度が高く部品
点数の削減を図ったユニモルフ型アクチュエータを実現
することができる。 なおこの場合も、圧電材７と振動板８２の厚さおよび弾
性係数は前述の式を満足するように選定することが望
ましい。 また、電極の形成方法としては上記実施例に限ることな
く、例えばドライプレーティング，無電解メッキ等を含
む公知の製膜技術，パターン形成技術を適宜組み合せて
使用することで形成可能である。

【００４８】次に圧電材７の裏面に保護膜を形成すると
共に図１に示すベース板２及び流路板３を不要としたイ
ンクジェットヘッドの製作工程の一例について図７，図
８を用いて説明する。 図７（a）において、圧電材７の表面には先に説明した
方法により振動膜，リード線，電極端子が形成されてい
る（図示省略）ものとし、裏面には銀電極７aが印刷され
ている。

【００４９】図７（ b ）において、図（a）で形成した
印刷銀電極７a上にスピンコート等の方法により均一に
レジスト７ bを塗布する。図７（ c ）において、レジ
スト７ bを塗布した圧電材７上に、表面の振動膜８２に
対応する位置７１aの部分と、図１に示す流路３１に相当
する３１aの部分、インク供給口２３a及び共通インク室
２２に相当する２２aの部分以外の部分をフォトマスク
７cで覆って露光する。

【００５０】図７（d ）において、光が照射されない非
露光部のレジストを現像液により除去する。図７（e）
において、露出した銀パターンに通電してこの上に電気
メッキ（例えば厚さ０．１ｍｍ以上にニッケルメッキ）
７eを施すことにより、図１に示す流路３１に相当する
３１ bの部分、インク供給口に相当する２３ b及び共通
インク室２２に相当する２２bの部分を形成することが
できる。 図７（ｆ）において、レジストを溶剤により剥離する。

【００５１】次に、図８を用いて圧電材７の裏面に保護
膜を形成すると共に図１に示すベース板２及び流路板３
を不要としたインクジェットヘッドの他の製作工程につ
いて説明する。 図８（a）において、圧電材７の表面には先に説明した
方法により振動膜，リード線，電極端子が形成されてい
る（図示省略）ものとし、裏面には銀電極７aが印刷され
ている。

【００５２】図８（ b ）において、図８（a）で形成し
た印刷銀電極７a上に通電してこの上に電気メッキ（例
えば厚さ０．１ｍｍ以上にニッケルメッキ）７eを施
す。図８（ c ）において、スピンコート等の方法によ
り均一にレジスト７ bを塗布する。

【００５３】図８（d ）において、レジスト７ bを塗布
した圧電材７上に、表面の振動膜に対応する位置７１a
の部分と、図１に示す流路３１に相当する３１aの部分、
インク供給口２３及び共通インク室２２に相当する２２
a，２３aの部分以外の部分をフォトマスク７cで覆って
露光する。 図８（e）において、光が照射されない非露光部のレジ
ストを現像液により除去する。

【００５４】図８（f）において、エッチングによりレ
ジストで覆われていない２２a，３１a，７１aの部分の
ニッケルメッキを除去する。図８（g）において、レジ
スト７ｂを溶剤により除去する。従って、圧電材７の裏
面に２２a，３１a，７１aの部分のみ電気メッキが除去
された状態となり、図１に示す流路３１に相当する３１
bの部分、インク供給口２３に相当する２３ b及び共通
インク室２２に相当する２２bの部分を形成することが
できる。 圧電材の裏面にベース板及び流路板を作り込む際は表面
と裏面の位置合わせを半導体製造技術を用いた正確な位
置合わせが可能である。

【００５５】上記図７，８に示す工程で製作したユニモ
ルフ型アクチュエータによれば、圧電材７の裏面に保護
膜を形成すると共に図１に示すベース板２及び流路板３
を不要としたインクジェットヘッドを実現することがで
きる。

【００５６】なお、上記図１に示す圧電材７と流路板
３，流路板３とベース板２，ベース板２とオリフイス板
１の接着の少なくとも１個所、及び図７，８に示すアク
チュエータとオリフィス板１の接着に関して両面接着剤
を用いれば、通常の接着材を用いる場合に比較して接着
剤がインク流路やオリフィス吐出孔に入り込んで閉塞さ
せることがなく、歩留まりを向上させることができる。

【００５７】なお、本発明の以上の説明は、説明および
例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎな
い。したがって本発明はその本質から逸脱せずに多くの
変更、変形をなし得ることは当業者に明らかである。特
許請求の範囲の欄の記載により定義される本発明の範囲
は、その範囲内の変更、変形を包含するものとする。

【００５８】本発明のアクチュエータはユニモルフ構造
の振動子を圧電体上に複数形成する一般的な構成として
使用可能であり、例えば、単一圧電体上に複数のユニモ
ルフを作って、複数の音階を持つブザーを形成すること
も可能である。また、本実施例ではインク滴が振動部と
対向したヘッド面から吐出する「サイドシュータ型」の
インクジェットヘッドについて説明しているが、インク
滴が振動板と直交するヘッド側面から射出する「エッジ
シュータ型」のヘッドにも適用可能である。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、 Ａ）振動板の形成に際して板状圧電材の表面に導電性を
有する膜を形成しているので、従来のように脆い材質の
圧電材を機械加工したり、接着により固定する必要がな
く、また、一枚の圧電材に多数のアクチュエータを形成す
る場合には、部品の形状やピッチの誤差を小さくするこ
とが可能である。 Ｂ）全ての振動膜を一つ一つ接着するのではなく同時に
形成でき、特性のばらつきが少なく安定した製造が可能
なので、製作コストを安価にすることができる。 Ｃ) 圧電材の極性に関し、一部品に一度極性を確認する
だけで良いので作業負担が軽減される。 Ｄ）圧電材への配線は振動膜の形成と同時に行われるの
で、ＦＰＣ等のヘッド上の配線部材が不要であり、部品
コスト、半田付け工数が削減される。 Ｅ）従来のように振動する部分の圧電体に直接半田コテ
を接触してリード線を接続する必要がないので圧電性消
失の不具合が生じない。 Ｆ）圧電材７の両面に保護膜を形成したので圧電材の破
損や欠けを防止する。ことができる。 Ｇ）圧電材の裏面にベース板及び流路板を作り込んでい
るので、表面と裏面の位置合わせが容易であり、部品点
数の削減を図ったインクジェットヘッドを実現すること
ができる。 Ｈ）各部品の接着に関して両面接着剤を用いることによ
り、普通の接着剤を用いる場合に比較して歩留まりを向
上させることができる。 等の効果があり、記録装置の高分解能化、高速度記録化
を図った圧電アクチュエータとインクジェットヘッドを
実現することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例を示すアクチュエー
タ及びこれを用いたインクジェットヘッドの斜視図
（a）及び分解斜視図（b）である。

【図２】本発明の実施の形態の一例を示すアクチュエー
タの形成過程を示す斜視図である。

【図３】本発明のインクジェットヘッドのインク吐出状
態を示す断面図である。

【図４】本発明のアクチュエータをインクジェットヘッ
ドに適用した場合の動作状態を示す断面図である。

【図５】本発明のアクチュエータの他の製作実施例を示
す工程図である。

【図６】表面に保護膜を形成する本発明のアクチュエー
タの製作実施例を示す工程図である。

【図７】裏面に保護膜及び流路板とベース板を作り込む
本発明のアクチュエータの製作実施例を示す工程図であ
る。

【図８】裏面に保護膜及び流路板とベース板を作り込む
本発明のアクチュエータの他の製作実施例を示す工程図
である。

【図９】従来のインクジェットヘッドの斜視図（a）及
び分解斜視図（b）である。

【図１０】従来のインクジェットヘッドのインク吐出状
態を示す断面図である。

【符号の説明】

１ オリフィス板 ２ ベース板 ３ 流路板 ４ 振動板 ５ 小片（圧電材） ６ 給電板（フレキシブル印刷配線板 …ＦＰＣ） ７ 圧電材（平板状圧電材） １１ オリフィス孔 １２ 貫通孔 ２１ 圧力室 ２２ 共通インク室 ２３ インク供給口 ３１ 流路 ８１ 電極端子 ８２ 振動膜（電圧印加部材） ８３ リード線

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】板状圧電材の所定個所に少なくとも一つの
   電圧印加手段を設け、その板状圧電材の所定個所を選択
   的に駆動するように構成した圧電アクチュエータであっ
   て、該アクチュエータを構成する電圧印加部材は、前記
   板状圧電材の表面に導電性を有する膜により形成したこ
   とを特徴とする圧電アクチュエータ。
2. 【請求項２】電圧印加部材に電気信号を印加するための
   リード線が前記板状圧電材の表面に膜状に形成されたこ
   とを特徴とする請求項１記載の圧電アクチュエータ。
3. 【請求項３】電圧印加部材を構成する膜を２層に分けて
   形成したことを特徴とする請求項１または２記載の圧電
   アクチュエータ。
4. 【請求項４】２層目の膜厚は電圧印加部材の振動板の部
   分のみに形成したことを特徴とする請求項３記載の圧電
   アクチュエータ。
5. 【請求項５】電圧印加部材を複数個形成するとともにそ
   の電圧印加部材の膜厚を互いに異なるように形成したこ
   とを特徴とする請求項４記載の圧電アクチュエータ。
6. 【請求項６】電圧印加部材が形成された部分以外の表面
   にこの電圧印加部材とは電気的に絶縁された補強膜を形
   成したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記
   載の圧電アクチュエータ。
7. 【請求項７】補強膜と電圧印加部材は同じ方法で同時に
   形成したことを特徴とする請求項６記載の圧電アクチュ
   エータ。
8. 【請求項８】電圧印加部材が形成された板状圧電材の裏
   面に前記板状圧電材の補強膜を形成したことを特徴とす
   る請求項１乃至５のいずれかに記載の圧電アクチュエー
   タ。
9. 【請求項９】インクタンクから流路を介して圧力室にイ
   ンクが供給され、所要時に圧力印加手段により前記圧力
   室に圧力が印加されてオリフィス吐出孔よりインクの粒
   子を噴射するインクジェットヘッドにおいて、前記圧力
   印加手段は、板状圧電材の所定個所に少なくとも一つの
   電圧印加手段を設け、その板状圧電材の所定個所を選択
   的に駆動するように構成した圧電アクチュエータであっ
   て、該アクチュエータは請求項１乃至８記載の圧電アク
   チュエータのいずれかを用いたことを特徴とするインク
   ジェットヘッド。
10. 【請求項１０】前記インクが供給される流路若しくは圧
    力室の少なくとも一方が圧電アクチュエータの裏面に形
    成されたことを特徴とする請求項９記載のインクジェッ
    トヘッド。
11. 【請求項１１】圧電アクチュエータとオリフィス板を両
    面接着テープで固定したことを特徴とする請求項１０記
    載のインクジェットヘッド。
12. 【請求項１２】圧電アクチュエータと流路が形成された
    流路板と、圧力室が形成されたベースと、前記オリフィ
    ス吐出孔が形成されたオリフィス板とを備え、前記流路
    板と前記ベース板との接合面、あるいは前記ベース板と
    前記オリフィス板との接合面の少なくとも一つの接合面
    を両面接着テープで固定したことを特徴とする請求項９
    記載のインクジェットヘッド。