JP2001054946A - Ink-jet head - Google Patents
Ink-jet headInfo
- Publication number
- JP2001054946A JP2001054946A JP11230304A JP23030499A JP2001054946A JP 2001054946 A JP2001054946 A JP 2001054946A JP 11230304 A JP11230304 A JP 11230304A JP 23030499 A JP23030499 A JP 23030499A JP 2001054946 A JP2001054946 A JP 2001054946A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric
- piezoelectric element
- ink jet
- jet head
- head
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 49
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 48
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000011882 ultra-fine particle Substances 0.000 claims description 26
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 18
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 15
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 15
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 45
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 20
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 20
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 18
- 239000010408 film Substances 0.000 description 13
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 13
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 11
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 7
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 229920006332 epoxy adhesive Polymers 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はインクジェットヘッドに
関し、特に圧電素子を用いるインクジェットヘッドに関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet head, and more particularly to an ink jet head using a piezoelectric element.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、プリンタ、ファクシミリ、複写
装置、プロッタ等の画像形成装置(画像記録装置)とし
て用いるインクジェット記録装置で記録ヘッドとして使
用するインクジェットヘッドは、インク滴を吐出する複
数のノズルと、各ノズルが連通するインク液室(吐出
室、加圧液室、インク流路、加圧室、圧力室などとも称
される。)を形成する流路形成部材と、各インク液室内
のインクを加圧してノズルからインク滴を吐出させるた
めのエネルギーを発生する圧電素子等の電気機械変換素
子、或いはヒータ等の電気熱変換素子、若しくは振動板
と電極などの静電力発生手段などからなるエネルギー発
生手段(アクチュエータ手段)とを備え、このアクチュ
エータ手段を画像情報に応じて駆動することで所要のノ
ズルからインク滴を吐出させて画像を記録する。2. Description of the Related Art Generally, an ink jet head used as a recording head in an ink jet recording apparatus used as an image forming apparatus (image recording apparatus) such as a printer, a facsimile, a copying machine, a plotter, etc. has a plurality of nozzles for ejecting ink droplets, A flow path forming member that forms an ink liquid chamber (also referred to as a discharge chamber, a pressurized liquid chamber, an ink flow path, a pressurized chamber, a pressure chamber, etc.) communicating with each nozzle, and ink in each ink liquid chamber. Electromechanical conversion elements such as piezoelectric elements that generate energy for ejecting ink droplets from nozzles when pressurized, or electrothermal conversion elements such as heaters, or energy generation including electrostatic force generation means such as diaphragms and electrodes Means (actuator means), and the actuator means is driven in accordance with the image information so that ink droplets are emitted from required nozzles. Issued not to record the image.
【0003】ところで、インクジェットヘッドにおいて
は高画質化、高速化などの要請に応えるために多数のノ
ズル、つまりはエネルギー発生手段を高密度に配置しな
ければならない。この場合、圧電素子を各ノズルに対応
して1つ1つ接着するのでは手間がかかり、接合精度も
得られず、製造コストが高くなる。In the ink jet head, a large number of nozzles, that is, energy generating means must be arranged at a high density in order to meet demands for higher image quality and higher speed. In this case, it is troublesome to bond the piezoelectric elements one by one corresponding to each nozzle, the joining accuracy cannot be obtained, and the manufacturing cost increases.
【0004】そこで、例えば、特開平8−252920
号公報に記載されているように、圧電材料をスラリー状
にしたものを用いてスクリーン印刷により所定形状を有
する圧電層及び導電性ペーストを用いたスクリーン印刷
により所定パターンを有する内部電極層を形成して、分
離加工を必要としない積層型圧電素子を形成したものが
ある。Therefore, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-252920
As described in the publication, a piezoelectric layer having a predetermined shape is formed by screen printing using a slurry of a piezoelectric material, and an internal electrode layer having a predetermined pattern is formed by screen printing using a conductive paste. In some cases, a laminated piezoelectric element that does not require separation processing is formed.
【0005】また、特開平7−54151号公報に記載
されているように、液体または液化した固体原料を超音
波振動等を用いて気化させ、化学気相成長によって薄膜
圧電セラミックス層を堆積形成することも知られてい
る。さらに、特開平6−182998号公報に記載され
ているように、圧電体を保持部材の一主面の一部に接着
剤にて接合した後、ダイシング、ワイヤーソーによる機
械加工、或いはエッチング、レーザー加工、及びその組
み合わせなどにより、スリット加工を施して複数の積層
型圧電素子に分割形成するものも知られている。Further, as described in JP-A-7-54151, a liquid or liquefied solid raw material is vaporized using ultrasonic vibration or the like, and a thin film piezoelectric ceramic layer is deposited and formed by chemical vapor deposition. It is also known. Further, as described in JP-A-6-182998, after bonding a piezoelectric body to a part of one main surface of a holding member with an adhesive, dicing, machining by a wire saw, etching, or laser There is also known a method in which a slit is formed by processing, a combination thereof, and the like to be divided into a plurality of stacked piezoelectric elements.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先ず、
圧電素子をダイシング、ワイヤーソー等による機械加工
によって複数の圧電素子に分割するインクジェットヘッ
ドにあっては、製造工程の数が多くなり、製造コストが
高くなる。また、機械加工による場合、圧電体や電極と
なる導電体といった異種の材料を一括して切削加工する
ことから、圧電素子の倒れ、チッピング(欠け)、電極
のバリの発生等の欠陥を生じ易く、歩留まりが悪く、こ
の点でも製造コストが高くなるという課題がある。SUMMARY OF THE INVENTION However, first,
In the case of an ink jet head in which a piezoelectric element is divided into a plurality of piezoelectric elements by machining using a dicing machine, a wire saw, or the like, the number of manufacturing steps increases, and the manufacturing cost increases. Further, in the case of machining, since different kinds of materials such as a piezoelectric body and a conductor serving as an electrode are cut at a time, defects such as collapse of the piezoelectric element, chipping (chipping), and generation of burrs on the electrode are likely to occur. However, there is a problem that the yield is low and the manufacturing cost is high in this respect as well.
【0007】特に、積層型圧電素子の場合には、機械加
工によるスリット溝で分割して形成すると、圧電素子の
幅が細く折れやすいために歩留まりが悪く、しかも、加
工時のダメージ等により、駆動中に圧電素子が折れるな
ど、信頼性も低くなる。[0007] In particular, in the case of a laminated piezoelectric element, if the piezoelectric element is formed by being divided by slit grooves formed by machining, the yield is poor because the width of the piezoelectric element is thin and easily broken, and the piezoelectric element is driven due to damage during processing. The reliability is lowered, for example, the piezoelectric element is broken inside.
【0008】このような機械加工に伴なう課題は、ヘッ
ドが高密度化するほど顕著に現れてる。また、このよう
な課題は、積層型圧電素子に限らず、単層の圧電素子を
スリット加工などの機械加工で複数の圧電素子に分割す
る場合にも同様に生じる。The problems associated with such machining become more pronounced as the density of the head increases. In addition, such a problem occurs not only in the case of a stacked piezoelectric element but also when a single-layer piezoelectric element is divided into a plurality of piezoelectric elements by mechanical processing such as slit processing.
【0009】また、機械加工を行う場合、圧電素子を基
板上に接着剤で接合した後スリット加工を施すが、接着
剤の塗布は通常スクリーン印刷で行われるため、接着剤
の量が多くなって圧電素子の周囲にはみ出し(ブリーデ
ィング)てしまい、後工程の基板と圧電素子との電気的
接続において接触(接着剤の絶縁化)が生じて、信頼性
が低下する。In the case of machining, slitting is performed after the piezoelectric element is bonded to the substrate with an adhesive. However, since the adhesive is usually applied by screen printing, the amount of the adhesive increases. Bleeding occurs around the periphery of the piezoelectric element, causing contact (insulating the adhesive) in electrical connection between the substrate and the piezoelectric element in a later process, resulting in reduced reliability.
【0010】また、上述した圧電材料をスラリー状にし
たもの及び導電性ペーストを用いてスクリーン印刷によ
り所定パターンを有する圧電層と内部電極層を形成した
圧電素子を有するインクジェットヘッドにあっては、ス
クリーン印刷法ではスクリーンの耐久性が制限されるた
め、一定期間の使用後にスクリーンの作り直しを必要と
し、しかもスクリーンの交換に時間がかかることから、
コストが高くなると共に、工程の短時間化が困難とな
る。In an ink jet head having a piezoelectric element in which a piezoelectric layer having a predetermined pattern and an internal electrode layer are formed by screen printing using a slurry of the above-described piezoelectric material and a conductive paste, Because the printing method limits the durability of the screen, the screen needs to be rebuilt after a certain period of use, and it takes time to replace the screen.
The cost increases and it becomes difficult to shorten the process.
【0011】また、スクリーン印刷法は、スラリー状に
された圧電材料及び導電性ペーストを、スクリーンのメ
ッシュから滲み出させてパターン形成を行うため、一般
に厚さが均一で平滑なパターンを高精度に形成すること
が困難であり、しかも、メッシュの太さに制限されて焼
成後のパターン厚さを薄くすることが困難であるという
課題もある。In the screen printing method, the piezoelectric material and the conductive paste in the form of slurry are exuded from the mesh of the screen to form a pattern. There is also a problem that it is difficult to form, and it is difficult to reduce the pattern thickness after firing due to the limitation of the mesh thickness.
【0012】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、低コストで圧電素子を高密度配置可能で、しかも
信頼性が高いインクジェットヘッドを提供することを目
的とする。また、他の本発明の目的は、機械加工を用い
た場合でも信頼性が高いインクジェットヘッドを提供す
ることを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to provide a highly reliable ink jet head which can arrange piezoelectric elements at high density at low cost. Another object of the present invention is to provide an inkjet head having high reliability even when machining is used.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係るインクジェットヘッドは、基板上に直
接描画で超微粒子化された圧電材料をパターン化して堆
積し、これを焼成して形成された圧電素子を備えた構成
としたものである。In order to solve the above-mentioned problems, an ink jet head according to the present invention deposits a piezoelectric material which has been made ultra-fine particles by direct drawing on a substrate in a pattern, and fires it. This is a configuration having the formed piezoelectric element.
【0014】本発明に係るインクジェットヘッドは、基
板上に直接描画で超微粒子化された圧電材料及び導電材
料をパターン化して交互に堆積し、これを焼成して形成
され、電界方向と同方向に変位可能な積層型圧電素子を
備えた構成としたものである。The ink jet head according to the present invention is formed by depositing a piezoelectric material and a conductive material, which are made into ultra-fine particles by direct drawing on a substrate, in a pattern and alternately depositing the same, and firing them to form the same in the direction of the electric field. This is a configuration including a displaceable laminated piezoelectric element.
【0015】本発明に係るインクジェットヘッドは、基
板上に直接描画で超微粒子化された圧電材料及び導電材
料をパターン化して交互に堆積し、これを焼成して形成
され、電界方向と垂直方向に変位可能な圧電素子を備え
た構成としたものである。An ink jet head according to the present invention is formed by depositing a piezoelectric material and a conductive material, which are made into ultra-fine particles by direct writing on a substrate, in a pattern and alternately depositing them, firing them, and forming them in a direction perpendicular to the direction of the electric field. This is a configuration including a displaceable piezoelectric element.
【0016】本発明に係るインクジェットヘッドは、振
動板上に直接描画で超微粒子化された圧電材料をパター
ン化して堆積し、これを焼成して形成された圧電素子を
備えた構成としたものである。The ink jet head according to the present invention has a configuration in which a piezoelectric element formed by patterning and depositing a piezoelectric material that has been made into ultrafine particles by direct drawing on a vibration plate and firing it is provided. is there.
【0017】本発明に係るインクジェットヘッドは、振
動板上に直接描画で超微粒子化された圧電材料及び導電
材料をパターン化して交互に堆積し、これを焼成して形
成され、電界方向と同方向に変位可能な積層型圧電素子
を備えた構成としたものである。The ink jet head according to the present invention is formed by depositing a piezoelectric material and a conductive material, which are made into ultrafine particles by direct drawing on a vibration plate, by patterning them alternately, and baking them, and is formed in the same direction as the direction of the electric field. And a laminated piezoelectric element that can be displaced.
【0018】本発明に係るインクジェットヘッドは、振
動板上に直接描画で超微粒子化された圧電材料及び導電
材料をパターン化して交互に堆積し、これを焼成して形
成され、電界方向と垂直方向に変位可能な圧電素子を備
えた構成としたものである。The ink-jet head according to the present invention is formed by depositing a piezoelectric material and a conductive material, which are made into ultrafine particles by direct drawing on a vibration plate, in a pattern and alternately depositing them, firing them, and forming them in a direction perpendicular to the direction of the electric field. And a piezoelectric element which can be displaced.
【0019】これらの各本発明に係るインクジェットヘ
ッドでは、圧電素子は圧力室に対応して分離形成するこ
とが好ましい。In each of these ink jet heads according to the present invention, it is preferable that the piezoelectric elements are formed separately corresponding to the pressure chambers.
【0020】本発明に係るインクジェットヘッドは、ヘ
ッド基板又は振動板に直接描画で超微粒子化された圧電
材料と同種の材料をパターン化して堆積し、これに圧電
素子材料を重ねて焼成した構成としたものである。The ink jet head according to the present invention has a structure in which a material of the same kind as a piezoelectric material, which is ultrafine-particled by direct drawing on a head substrate or a vibration plate, is patterned and deposited, and a piezoelectric element material is stacked thereon and fired. It was done.
【0021】ここで、焼成後の圧電素子材料がスリット
加工で複数の圧電素子に分割されたものとすることがで
きる。Here, the fired piezoelectric element material may be divided into a plurality of piezoelectric elements by slit processing.
【0022】[0022]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て添付図面を参照して説明する。図1は本発明を適用し
たインクジェットヘッドの一例を示す分解斜視図、図2
は同ヘッドの列間方向の要部拡大断面図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an exploded perspective view showing an example of an inkjet head to which the present invention is applied, and FIG.
FIG. 2 is an enlarged sectional view of a main part of the head in the inter-row direction.
【0023】このインクジェットヘッドは、駆動ユニッ
ト1と、液室ユニット2と、ヘッドカバー3と、スペー
サ部材4とを備えている。駆動ユニット1は、チタン酸
バリウム系セラミックなどのセラミック、ガラスエポキ
シ樹脂、アルミナ等の剛性材料から基板11上に、複数
の積層型圧電素子12を列状に2列配置し、これら2列
の各圧電素子12の周囲を取り囲むフレーム部材13を
接着剤によって接合している。This ink jet head includes a drive unit 1, a liquid chamber unit 2, a head cover 3, and a spacer member 4. The drive unit 1 has a plurality of laminated piezoelectric elements 12 arranged in two rows on a substrate 11 from a rigid material such as a ceramic such as a barium titanate-based ceramic, glass epoxy resin, or alumina. A frame member 13 surrounding the periphery of the piezoelectric element 12 is joined by an adhesive.
【0024】ここで、圧電素子12としては、図2に示
すように、厚さ10〜50μm/1層のチタン酸ジルコ
ン酸鉛(PZT)などの圧電材料からなる圧電層14
と、厚さ数μm/1層の銀・パラジューム(AgPd)か
らなる内部電極層15とを交互に積層した積層型圧電素
子を用いている。そして、各圧電素子12の内部電極層
15は1層おきに左右の端面電極16,17に接続し、
基板11上に形成した共通電極18及び個別電極19の
各パターンに導電性接着剤20を介して接続している。Here, as shown in FIG. 2, the piezoelectric element 12 has a thickness of 10 to 50 μm / 1 and is made of a piezoelectric layer 14 made of a piezoelectric material such as lead zirconate titanate (PZT).
And a laminated piezoelectric element in which silver and palladium (AgPd) internal electrodes 15 having a thickness of several μm / 1 layer are alternately laminated. Then, the internal electrode layer 15 of each piezoelectric element 12 is connected to the left and right end face electrodes 16 and 17 every other layer,
Each pattern of the common electrode 18 and the individual electrode 19 formed on the substrate 11 is connected via a conductive adhesive 20.
【0025】これにより、圧電素子12は駆動電圧を与
えることによって、積層方向に電界が発生して、電界方
向と同方向の積層方向の伸びの変位(d33方向の変
位)が生起される。Thus, by applying a drive voltage to the piezoelectric element 12, an electric field is generated in the stacking direction, and a displacement in the stacking direction in the same direction as the electric field direction (displacement in the direction d33) is generated.
【0026】一方、液室ユニット2は、振動板21と、
ドライフィルムレジスト(DFR)からなる感光性樹脂
層で形成した2層構造の液室隔壁部材22と、金属材料
などからなるノズル24を形成したノズルプレート23
とを順次積層し、熱融着して形成している。これによ
り、振動板21を介して加圧される圧力室25と、この
圧力室25の両側に位置して圧力室25に供給するイン
クを導入する共通液室26,26と、圧力室25と共通
液室26,26とを連通するインク供給路27,27と
を形成している。On the other hand, the liquid chamber unit 2 includes a diaphragm 21
A liquid chamber partition member 22 having a two-layer structure formed of a photosensitive resin layer formed of a dry film resist (DFR), and a nozzle plate 23 formed with a nozzle 24 formed of a metal material or the like.
Are sequentially laminated and heat-sealed. Thereby, the pressure chamber 25 pressurized through the vibration plate 21, common liquid chambers 26, 26 located on both sides of the pressure chamber 25 for introducing ink to be supplied to the pressure chamber 25, Ink supply paths 27, 27 communicating with the common liquid chambers 26, 26 are formed.
【0027】なお、駆動ユニット1の基板11とフレー
ム部材13とは接着剤29で接合して組付け、また、液
室ユニット2も駆動ユニット1とは別個に加工、組立を
行なった後、液室ユニット2の振動板31と駆動ユニッ
ト1の圧電素子12及びフレーム部材13とを接着剤で
接合してインクジェットヘッドとしている。The substrate 11 and the frame member 13 of the drive unit 1 are joined by an adhesive 29 and assembled, and the liquid chamber unit 2 is processed and assembled separately from the drive unit 1, and then the liquid chamber unit 2 is assembled. The vibration plate 31 of the chamber unit 2 and the piezoelectric element 12 and the frame member 13 of the drive unit 1 are joined with an adhesive to form an ink jet head.
【0028】そして、基板11をヘッド支持部材である
スペーサ部材(ヘッドホルダ)4上に支持して保持し、
このスペーサ部材4内に配設したヘッド駆動用IC(駆
動回路)を実装したPCB基板と駆動ユニット1の各圧
電素子12に接続した各電極18,19とをFPCケー
ブル31,31を介して接続している。Then, the substrate 11 is supported and held on a spacer member (head holder) 4 which is a head support member,
A PCB substrate mounted with a head drive IC (drive circuit) provided in the spacer member 4 is connected to each electrode 18, 19 connected to each piezoelectric element 12 of the drive unit 1 via FPC cables 31, 31. are doing.
【0029】また、ノズルカバー3は、ノズルプレート
23の周縁部及びヘッド側面を覆う箱状に形成した金属
材料からなり、ノズルプレート23の周縁部に接着剤に
て接合している。さらに、このインクジェットヘッドに
は、図示しないインクカートリッジからのインクを液室
に供給するため、スペーサ部材4、基板11、フレーム
部材13及び振動板21にそれぞれインク供給穴32〜
35を設けている。The nozzle cover 3 is made of a box-shaped metal material that covers the periphery of the nozzle plate 23 and the side surface of the head, and is joined to the periphery of the nozzle plate 23 with an adhesive. Further, in order to supply the ink from the ink cartridge (not shown) to the liquid chamber, the ink supply holes 32 to the spacer member 4, the substrate 11, the frame member 13, and the vibration plate 21 are provided.
35 are provided.
【0030】このように構成したインクジェットヘッド
においては、記録信号に応じて圧電素子12に駆動波形
(10〜50Vのパルス電圧)を印加することによって
積層方向の変位が生起し、振動板21を介して圧力室2
5が加圧されて圧力が上昇し、ノズル24からインク滴
が吐出される。In the ink jet head configured as described above, when a driving waveform (pulse voltage of 10 to 50 V) is applied to the piezoelectric element 12 in accordance with a recording signal, displacement in the stacking direction occurs, and Pressure chamber 2
5 is pressurized to increase the pressure, and ink droplets are ejected from the nozzle 24.
【0031】このインクジェットヘッドにおける圧電素
子12は、共通電極18及び規定本数の個別電極19を
形成したヘッド基板11上に、直接描画で超微粒子化し
たドライ圧電材料(PZT:チタン酸ジルコン酸鉛)及
び内部電極15となる導電材料(AgPb)を交互に堆
積して積層し、これを加熱して焼成したものである。The piezoelectric element 12 in this ink jet head is a dry piezoelectric material (PZT: lead zirconate titanate) which is formed into ultrafine particles by direct drawing on a head substrate 11 on which a common electrode 18 and a prescribed number of individual electrodes 19 are formed. In addition, conductive materials (AgPb) to be used as the internal electrodes 15 are alternately deposited and stacked, and then heated and fired.
【0032】そこで、この超微粒子材料を用いるパター
ン形成装置の原理について図3を参照して説明する。原
理としては、超微粒子化されたドライな原料粉41を混
合容器42の中にチャージする。一方、膜形成室43内
には、パターン幅のノズル44が設けられており、混合
容器42と膜形成室43のノズル44との間は搬送管4
5で接続されている。ワークWは、基板ホルダ46上に
セットする。この基板ホルダ46はX−Y方向に移動で
きるようになっている。The principle of the pattern forming apparatus using the ultrafine particle material will be described with reference to FIG. In principle, dry raw material powder 41 that has been turned into ultrafine particles is charged into a mixing container 42. On the other hand, a nozzle 44 having a pattern width is provided in the film forming chamber 43, and a transport pipe 4 is provided between the mixing container 42 and the nozzle 44 of the film forming chamber 43.
5 is connected. The work W is set on the substrate holder 46. This substrate holder 46 can be moved in the XY directions.
【0033】ここで、膜形成室43に接続した真空ポン
プ47との間の弁48を開放し、混合容器42のガス導
入弁49を開放することにより、膜形成室43が減圧状
態となり、一方、混合容器内49にガスが吸い込まれて
原料粉61が舞い上がってゾル状となり、圧力差で搬送
管45を通じてノズル44からワークW上に噴射されて
超微粒子が堆積する。そこで、基板ホルダ46上のワー
クWをX、Y方向に移動することにより、ワークW上に
超微粒子膜のパターンを直接描画で形成することができ
る。なお、マスクを用いることも可能である。Here, the valve 48 between the vacuum pump 47 connected to the film formation chamber 43 is opened, and the gas introduction valve 49 of the mixing vessel 42 is opened, so that the film formation chamber 43 is depressurized. Then, the gas is sucked into the mixing container 49 and the raw material powder 61 soars into a sol state, and is injected from the nozzle 44 onto the work W through the conveying pipe 45 by a pressure difference, and the ultrafine particles are deposited. Therefore, by moving the work W on the substrate holder 46 in the X and Y directions, the pattern of the ultrafine particle film can be directly formed on the work W by drawing. Note that a mask can be used.
【0034】この超微粒子によるパターン形成装置を用
いて圧電素子12を形成する工程について図4及び図5
をも参照して説明する。まず、原料粉41としてバイン
ダーを使用しない組成されたPZT原料粉(平均粒径
1.3μm)を混合容器42にセットする。また、膜形
成室43の基板ホルダ46上には共通電極18及び規定
本数の個別電極19を形成したワークであるヘッド基板
11を載置する。FIGS. 4 and 5 show a process for forming the piezoelectric element 12 using the pattern forming apparatus using ultrafine particles.
This will be described with reference to FIG. First, as a raw material powder 41, a PZT raw material powder (average particle size: 1.3 μm) composed without using a binder is set in a mixing container. On the substrate holder 46 of the film forming chamber 43, the head substrate 11, which is a work on which the common electrode 18 and the specified number of individual electrodes 19 are formed, is placed.
【0035】そして、バルブ48を開放し真空ポンプ4
7を作動させて膜形成室43を減圧状態とし、混合容器
43の入口のバルブ49を開放して、混合容器42にガ
ス(エア−)を導入する。その結果、混合容器42内の
PZT原料粉41が舞い上がり、膜形成室43との気圧
差によって搬送管45を通って膜形成室43のノズル4
4に導かれ、ノズル44から直進的に噴射されてヘッド
基板11上にPZTがマスク無しの直接描画でパターン
化されて堆積される。Then, the valve 48 is opened and the vacuum pump 4
7, the film forming chamber 43 is depressurized, the valve 49 at the inlet of the mixing container 43 is opened, and gas (air) is introduced into the mixing container 42. As a result, the PZT raw material powder 41 in the mixing container 42 rises and passes through the transport pipe 45 due to a pressure difference between the PZT raw material powder 41 and the nozzle 4 of the film forming chamber 43.
4, PZT is ejected straight from the nozzle 44 and PZT is patterned and deposited on the head substrate 11 by direct writing without a mask.
【0036】したがって、図5をも参照して、先ず、図
4(a)に示すように、ヘッド基板11上にPZT超微
粒子でダミー(不活性)層51をパターン化し、次い
で、同(b)に示すように、ダミー層51上に内部電極
15aとなるAg-Pb膜をPZTと同形成室43にて連
続的に蒸発ガスデポジション方式にて堆積させる。さら
に、同図(c)に示すように、第1の活性層となるPZ
T層(圧電層)14を規定膜厚まで堆積する。次に、同
図(d)に示すように、この第1の活性層14上に内部
電極15bを形成する。そして、同図(e)に示すよう
に、これを所定層数分繰り返して、PZT層14と内部
電極15a、15bを交互に積層して形成し、最上部に
再度ダミー層51を堆積する。Therefore, referring also to FIG. 5, first, as shown in FIG. 4A, a dummy (inactive) layer 51 is patterned on the head substrate 11 with PZT ultrafine particles. As shown in (), an Ag-Pb film serving as the internal electrode 15a is continuously deposited on the dummy layer 51 in the same formation chamber 43 as PZT by the evaporative gas deposition method. Further, as shown in FIG. 3C, PZ serving as a first active layer is formed.
A T layer (piezoelectric layer) 14 is deposited to a specified thickness. Next, as shown in FIG. 1D, an internal electrode 15b is formed on the first active layer 14. Then, as shown in FIG. 3E, this is repeated for a predetermined number of layers, and the PZT layers 14 and the internal electrodes 15a and 15b are alternately laminated to form a dummy layer 51 on the uppermost portion.
【0037】このようにして、例えば活性層(圧電層)
14が14層、内部電極15が15層、ダミー層51が
2層の圧電素子12を、基板ホルダ46をX−Y方向に
移動しながら、それぞれ分離独立して形成する。なお、
膜厚は、例えば、活性層14を35μm、ダミー層51
を35μm、電極15を3μmとすることができる。In this way, for example, an active layer (piezoelectric layer)
The piezoelectric element 12 having 14 layers, the internal electrode 15 having 15 layers, and the dummy layer 51 having two layers is formed separately and independently while moving the substrate holder 46 in the XY directions. In addition,
The film thickness is, for example, 35 μm for the active layer 14 and the dummy layer 51.
Is 35 μm, and the electrode 15 is 3 μm.
【0038】その後、所定の積層枚数終了後例えば70
0℃で焼成することで、圧電セラミックスからなる積層
型の圧電素子12が得られる。Thereafter, after the predetermined number of stacked sheets is completed, for example, 70
By firing at 0 ° C., a laminated piezoelectric element 12 made of piezoelectric ceramics is obtained.
【0039】なお、実際の製作では、ノズル44の形状
は幅2.6mm、隙間0.5mmのスリット形状を用
い、パターンサイズは、ノズルサイズと同様とし、さら
に幅は同様で圧電素子12の短辺長を狭くする意味から
50μm開口のマスクを用いて2列50個の圧電素子1
2を作製した。In actual production, the nozzle 44 has a slit shape with a width of 2.6 mm and a gap of 0.5 mm. The pattern size is the same as the nozzle size. To reduce the side length, two rows of 50 piezoelectric elements 1 were formed using a mask having an opening of 50 μm.
2 was produced.
【0040】その結果、圧電素子12の倒れが無く、チ
ッピング、電極のバリ等の欠陥もない圧電素子12が得
られた。As a result, the piezoelectric element 12 was obtained in which the piezoelectric element 12 did not fall down and had no defects such as chipping and electrode burrs.
【0041】これを確認するため、2.6×0.09m
mサイズの圧電素子を50個配置したヘッド、及び2.
6×0.05mmサイズの圧電素子を50個配置したヘ
ッドを本発明(実施例)と従来の機械加工による分割方
法(比較例)でそれぞれ製作し、その倒れの数を計数し
た。その結果を表1に示している。To confirm this, 2.6 × 0.09 m
1. a head in which 50 m-sized piezoelectric elements are arranged;
A head in which 50 piezoelectric elements each having a size of 6 × 0.05 mm were arranged was manufactured by the present invention (Example) and the conventional dividing method by machining (Comparative Example), and the number of falls was counted. Table 1 shows the results.
【0042】[0042]
【表1】 [Table 1]
【0043】この表1から明らかなように、長さ2.6
×幅0.09mmサイズではいずれも倒れが生じなかっ
たが、2.6×0.05mmサイズになると、本発明で
作製されたヘッドでは倒れが生じないのに対して、従来
の機械加工による方法で作製されたヘッドでは40%
(20/50)の倒れが生じた。したがって、本発明に
よれば、特に幅サイズ(ノズル配列方向の幅)が小さな
ヘッド、すなわち、高密度配置のマルチノズルヘッドを
低コストで歩留まり良く作製することができる。As is apparent from Table 1, the length is 2.6.
× In the case of the width of 0.09 mm, no tilt occurred, but in the case of the 2.6 × 0.05 mm size, the head manufactured according to the present invention did not tilt, whereas the conventional method of machining was used. 40% for heads made with
(20/50) collapse occurred. Therefore, according to the present invention, a head having a particularly small width size (width in the nozzle arrangement direction), that is, a multi-nozzle head having a high density arrangement can be manufactured at low cost and with high yield.
【0044】このように、基板上に直接描画で超微粒子
化された圧電材料及び導電材料をパターン化して交互に
堆積し、これを焼成して形成され、電界方向と同方向に
変位可能な積層型圧電素子を備えることで、低コスト
で、歩留まりが良く、信頼性の高いインクジェットヘッ
ドを得ることができる。なお、ヘッド基板側に代えて、
振動板側に超微粒子化された圧電材料及び導電材料をパ
ターン化して交互に堆積し、これを焼成して積層型圧電
素子を形成することもできる。As described above, the piezoelectric material and the conductive material, which are made into ultra-fine particles by direct writing on the substrate, are patterned and alternately deposited, fired, and formed, and can be displaced in the same direction as the electric field. With the provision of the piezoelectric element, a highly reliable inkjet head can be obtained at low cost, with good yield. In addition, instead of the head substrate side,
A piezoelectric material and a conductive material in the form of ultrafine particles are patterned and alternately deposited on the vibration plate side, and then fired to form a laminated piezoelectric element.
【0045】次に、本発明に係る他のインクジェットヘ
ッドについて図6及び図7を参照して説明する。なお、
図6は同ヘッドの断面説明図、図7は図6を透過状態で
示す平面説明図である。Next, another ink jet head according to the present invention will be described with reference to FIGS. In addition,
FIG. 6 is an explanatory sectional view of the head, and FIG. 7 is an explanatory plan view showing FIG. 6 in a transparent state.
【0046】このインクジェットヘッドは、例えばSU
S基板などからなる液室基板61に吐出室を形成するた
めの開口部となる貫通孔(通孔)62を形成し、この液
室基板61の下面にジルコニア、シリコンなど形成した
振動板63を設け、振動板63の外面に圧電層65及び
これを挟む電極66、66からなる圧電素子64を不活
性層(ダミー層)51を介して設けてアクチュエータ部
を構成している。なお、液室基板61と振動板63は、
例えば、単結晶シリコン基板にボロンなどの不純物拡散
層を形成して、これをエッチングストップ層とする異方
性エッチングを行って一体形成することができる。This ink jet head is, for example, SU
A through hole (through hole) 62 serving as an opening for forming a discharge chamber is formed in a liquid chamber substrate 61 made of an S substrate or the like, and a vibration plate 63 formed of zirconia, silicon, or the like is formed on the lower surface of the liquid chamber substrate 61. A piezoelectric element 64 including a piezoelectric layer 65 and electrodes 66 and 66 sandwiching the piezoelectric layer 65 is provided on an outer surface of the vibration plate 63 via an inactive layer (dummy layer) 51 to form an actuator unit. The liquid chamber substrate 61 and the diaphragm 63 are
For example, an impurity diffusion layer of boron or the like can be formed over a single crystal silicon substrate, and anisotropic etching can be performed using the diffusion layer as an etching stop layer to be integrally formed.
【0047】また、液室基板61上には、流体抵抗形成
板67、共通インク流路形成板68及びノズル板69を
順次積層してポリイミド系接着剤或いはエポキシ系接着
剤などの接着剤で接着接合することで、複数のノズル7
0、各ノズル70が連通する複数の吐出室71、これら
の複数の吐出室71にインクを供給するための共通イン
ク流路(共通インク室)72、共通インク流路72から
吐出室71にインクを供給する流体抵抗部となるインク
供給路73、ノズル70と吐出室71とを連通するノズ
ル連通路74などのインク流路を形成している。On the liquid chamber substrate 61, a fluid resistance forming plate 67, a common ink flow path forming plate 68 and a nozzle plate 69 are sequentially laminated and bonded with an adhesive such as a polyimide adhesive or an epoxy adhesive. By joining, a plurality of nozzles 7
0, a plurality of ejection chambers 71 with which the respective nozzles 70 communicate, a common ink channel (common ink chamber) 72 for supplying ink to the plurality of ejection chambers 71, and ink from the common ink channel 72 to the ejection chamber 71. And an ink flow path such as a nozzle communication path 74 that connects the nozzle 70 and the ejection chamber 71.
【0048】このインクジェットヘッドにおいては、圧
電素子64に駆動電圧を印加することによって、圧電素
子64は電界方向と直交する方向に変位が生じて振動板
63が吐出室71側に撓み変形して吐出室71の内容積
が減少し、吐出室71内圧力が上昇してノズル連通路7
4を通じてノズル70からインク滴が吐出される。In this ink jet head, when a driving voltage is applied to the piezoelectric element 64, the piezoelectric element 64 is displaced in a direction perpendicular to the direction of the electric field, and the diaphragm 63 bends toward the discharge chamber 71 and discharges. The internal volume of the chamber 71 decreases, the pressure in the discharge chamber 71 increases, and the nozzle communication path 7 increases.
Ink droplets are ejected from the nozzles 70 through 4.
【0049】そして、このインクジェットヘッドにおけ
る圧電素子64は、上述した図3に示すような装置を用
いて、膜形成室43の基板ホルダ46上にワークである
振動板63を載置し、吐出室71の位置に対応した振動
板64の裏面(吐出室71と反対側の面)上に、上記実
施形態と同様にして、ダミー層51を形成した後、圧電
層65となるPZT原料粉41と電極66となるAg-P
b膜を交互に堆積し、加熱焼成して形成したものであ
る。The piezoelectric element 64 in this ink jet head is prepared by mounting a diaphragm 63 as a work on the substrate holder 46 of the film forming chamber 43 by using the apparatus shown in FIG. After the dummy layer 51 is formed on the back surface (the surface opposite to the discharge chamber 71) of the vibration plate 64 corresponding to the position 71, the PZT raw material powder 41 serving as the piezoelectric layer 65 is formed in the same manner as in the above embodiment. Ag-P to be the electrode 66
It is formed by alternately depositing b films and baking them by heating.
【0050】このように振動板に直接圧電素子を接合す
ることにより、圧電素子64の変位が振動板63に効率
的に伝達される。すなわち、圧電素子を接着剤を介して
振動板に接合すると、接合ムラや接着剤による変位の吸
収が生じて、伝達効率が低下するが、振動板に圧電素子
を接着剤を介さないで直接接合することで、このような
問題が生じない。そして、特に振動板に超微粒子による
直接描画を行うことで、確実に圧電素子と振動板を一体
化することができ、一層伝達効率が向上する。By directly bonding the piezoelectric element to the diaphragm in this manner, the displacement of the piezoelectric element 64 is efficiently transmitted to the diaphragm 63. That is, when the piezoelectric element is bonded to the diaphragm via the adhesive, unevenness in the bonding and displacement of the adhesive due to the adhesive are absorbed and the transmission efficiency is reduced, but the piezoelectric element is directly bonded to the diaphragm without the adhesive. By doing so, such a problem does not occur. In particular, by directly drawing ultrafine particles on the vibration plate, the piezoelectric element and the vibration plate can be reliably integrated, and the transmission efficiency is further improved.
【0051】次に、本発明の他の実施形態について図8
乃至図10を参照して説明する。この実施形態はスリッ
ト加工と超微粒子による直接描画とを組み合わせた例で
あり、圧電素子のヘッド基板への接合を接着剤に代えて
超微粒子化された圧電材料で行うようにしたものであ
る。Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIGS. This embodiment is an example in which slit processing and direct drawing with ultrafine particles are combined, and the bonding of the piezoelectric element to the head substrate is performed by using an ultrafine piezoelectric material instead of the adhesive.
【0052】すなわち、図8に示すように、ヘッド基板
80上に共通電極パターン81及び個別電極パターン8
2を形成し、このヘッド基板80の圧電素子配置領域
に、前述した実施形態と同様にして、圧電材料と同種の
材料によるダミー層83を形成し、このダミー層83上
に図10に示すように別途作製した圧電層84と内部電
極層85を有する圧電素子部材86を重ね合わせて、こ
れらのダミー層83と圧電素子材料86を共に焼成し
て、圧電素子部材86、ダミー層83及びヘッド基板8
0を接合する。That is, as shown in FIG. 8, a common electrode pattern 81 and an individual electrode pattern 8 are formed on a head substrate 80.
2, a dummy layer 83 made of the same material as the piezoelectric material is formed in the piezoelectric element arrangement region of the head substrate 80 in the same manner as in the above-described embodiment, and the dummy layer 83 is formed on the dummy layer 83 as shown in FIG. A piezoelectric element member 86 having an internal electrode layer 85 and a piezoelectric layer 84 separately manufactured are superimposed on each other, and the dummy layer 83 and the piezoelectric element material 86 are baked together to form a piezoelectric element member 86, a dummy layer 83, and a head substrate. 8
Join 0.
【0053】その後、図9に示すように、ダイシングブ
レード88などを用いて圧電素子部材86に機械加工に
よるスリット加工を施して、ヘッド基板80に達するス
リット溝80aで複数の圧電素子89に分割している。Thereafter, as shown in FIG. 9, the piezoelectric element member 86 is mechanically slit using a dicing blade 88 or the like, and divided into a plurality of piezoelectric elements 89 by a slit groove 80a reaching the head substrate 80. ing.
【0054】このようにすれば、スクリーン印刷で接着
剤をヘッド基板に塗布して圧電素子を接着接合し、これ
を機械加工で複数の圧電素子に分割すると、スクリーン
印刷での接着剤の量が多くなって圧電阻止の周囲にはみ
出すブリーディングが生じ、ヘッド基板と圧電素子との
電気的接続時に接触(接着剤の絶縁化)を引き起こすと
いう問題がなくなり、ヘッドの信頼性が向上する。In this way, an adhesive is applied to the head substrate by screen printing, and the piezoelectric elements are bonded and joined. If this is divided into a plurality of piezoelectric elements by machining, the amount of the adhesive in screen printing is reduced. Bleeding that protrudes around the periphery of the piezoelectric block occurs and the problem of causing contact (insulating the adhesive) at the time of electrical connection between the head substrate and the piezoelectric element is eliminated, thereby improving the reliability of the head.
【0055】なお、上記実施形態においては超微粒子化
された圧電材料などを噴射するノズルが1個の場合で説
明しているが、このノズルを複数備えることにより、例
えば、圧電素子を2列同時にそれぞれ分離独立した状態
でパターン化して形成することができ、コストの低減を
図ることができる。Although the above embodiment has been described with reference to the case where the number of nozzles for injecting ultrafine particles of a piezoelectric material or the like is one, by providing a plurality of nozzles, for example, two rows of piezoelectric elements can be simultaneously formed. Each of them can be formed by patterning in a separate and independent state, and cost can be reduced.
【0056】[0056]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るイン
クジェットヘッドによれば、基板上に直接描画で超微粒
子化された圧電材料をパターン化して堆積し、これを焼
成して形成された圧電素子を備えたので、低コストで圧
電素子の高密度配置が可能で、信頼性も向上する。As described above, according to the ink jet head according to the present invention, a piezoelectric material formed by patterning and depositing a piezoelectric material which has been made into ultrafine particles by direct drawing on a substrate is formed by firing. Since the elements are provided, the piezoelectric elements can be arranged at a high density at a low cost, and the reliability is improved.
【0057】本発明に係るインクジェットヘッドによれ
ば、基板上に超微粒子化された圧電材料及び導電材料を
パターン化して交互に堆積し、これを焼成して形成さ
れ、電界方向と同方向に変位可能な積層型圧電素子を備
えたので、低コストで圧電素子の高密度配置が可能で、
信頼性も向上する。According to the ink jet head according to the present invention, the piezoelectric material and the conductive material in the form of fine particles are patterned and alternately deposited on the substrate, formed by firing, and displaced in the same direction as the electric field direction. With a possible stacked piezoelectric element, high-density arrangement of piezoelectric elements is possible at low cost.
Reliability is also improved.
【0058】本発明に係るインクジェットヘッドによれ
ば、基板上に超微粒子化された圧電材料及び導電材料を
パターン化して交互に堆積し、これを焼成して形成さ
れ、電界方向と垂直方向に変位可能な圧電素子を備えた
ので、低コストで圧電素子の高密度配置が可能で、信頼
性も向上する。According to the ink jet head of the present invention, a piezoelectric material and a conductive material in the form of ultrafine particles are patterned and alternately deposited on a substrate and formed by firing, and are displaced in the direction perpendicular to the direction of the electric field. Since possible piezoelectric elements are provided, high-density arrangement of piezoelectric elements is possible at low cost, and reliability is improved.
【0059】本発明に係るインクジェットヘッドによれ
ば、振動板上に直接描画で超微粒子化された圧電材料を
パターン化して堆積し、これを焼成して形成された圧電
素子を備えたので、低コストで圧電素子の高密度配置が
可能で、信頼性も向上し、更に圧電素子変位の伝達効率
も向上する。According to the ink jet head of the present invention, a piezoelectric element formed by patterning and depositing a piezoelectric material that has been made into ultrafine particles by direct drawing on a vibration plate and baking this is provided. The piezoelectric elements can be arranged at a high density at a low cost, the reliability is improved, and the transmission efficiency of the piezoelectric element displacement is also improved.
【0060】本発明に係るインクジェットヘッドによれ
ば、振動板上に超微粒子化された圧電材料及び導電材料
をパターン化して交互に堆積し、これを焼成して形成さ
れ、電界方向と同方向に変位可能な積層型圧電素子を備
えたので、低コストで圧電素子の高密度配置が可能で、
信頼性も向上し、更に圧電素子変位の伝達効率も向上す
る。According to the ink jet head of the present invention, the piezoelectric material and the conductive material in the form of fine particles are patterned and alternately deposited on the vibration plate, and are formed by firing, and are formed in the same direction as the electric field direction. With a stackable piezoelectric element that can be displaced, high-density piezoelectric elements can be arranged at low cost.
The reliability is improved, and the transmission efficiency of the displacement of the piezoelectric element is also improved.
【0061】本発明に係るインクジェットヘッドによれ
ば、振動板上に超微粒子化された圧電材料及び導電材料
をパターン化して交互に堆積し、これを焼成して形成さ
れ、電界方向と垂直方向に変位可能な圧電素子を備えた
ので、低コストで圧電素子の高密度配置が可能で、信頼
性も向上し、更に圧電素子変位の伝達効率も向上する。According to the ink jet head of the present invention, the piezoelectric material and the conductive material in the form of fine particles are patterned and alternately deposited on the vibrating plate, and are formed by baking them. The provision of the displaceable piezoelectric element enables high-density arrangement of the piezoelectric element at low cost, improves reliability, and further improves the transmission efficiency of the displacement of the piezoelectric element.
【0062】これらの各本発明に係るインクジェットヘ
ッドでは、圧電素子は圧力室に対応して分離形成するこ
とが好ましく、このようにすれば、機械加工が不要にな
って、一層信頼性が向上する。In each of these ink jet heads according to the present invention, it is preferable that the piezoelectric elements are formed separately corresponding to the pressure chambers, so that machining becomes unnecessary and reliability is further improved. .
【0063】本発明に係るインクジェットヘッドによれ
ば、ヘッド基板又は振動板に超微粒子化された圧電材料
と同種の材料をパターン化して堆積し、これに圧電素子
材料を重ねて焼成したので、信頼性が向上する。ここ
で、焼成後の圧電素子材料が分割加工で分割されたもの
とすることができ、マルチノズルヘッドを容易に得るこ
とができる。According to the ink jet head of the present invention, the same kind of material as the microparticulated piezoelectric material is patterned and deposited on the head substrate or the vibration plate, and the piezoelectric element material is stacked thereon and fired. The performance is improved. Here, the piezoelectric element material after firing can be divided by division processing, and a multi-nozzle head can be easily obtained.
【図1】本発明に係るインクジェットヘッドの一例を示
す分解斜視説明図FIG. 1 is an exploded perspective view showing an example of an inkjet head according to the present invention.
【図2】本発明を適用したインクジェットヘッドの一例
を示す断面説明図FIG. 2 is an explanatory sectional view showing an example of an ink jet head to which the present invention is applied.
【図3】超微粒子による圧電素子の形成装置の原理説明
図FIG. 3 is a diagram illustrating the principle of a device for forming a piezoelectric element using ultrafine particles.
【図4】超微粒子による圧電素子の形成工程の説明図FIG. 4 is an explanatory diagram of a step of forming a piezoelectric element using ultrafine particles.
【図5】圧電素子の説明図FIG. 5 is an explanatory view of a piezoelectric element.
【図6】本発明に係る他のインクジェットヘッドを説明
する断面説明図FIG. 6 is an explanatory cross-sectional view illustrating another inkjet head according to the invention.
【図7】同ヘッドの平面説明図FIG. 7 is an explanatory plan view of the head.
【図8】本発明の他の実施形態を説明する斜視説明図FIG. 8 is a perspective explanatory view illustrating another embodiment of the present invention.
【図9】同実施形態の圧電素子の分割後の斜視説明図FIG. 9 is an explanatory perspective view of the piezoelectric element of the embodiment after being divided.
【図10】同実施形態の要部断面説明図FIG. 10 is an explanatory sectional view of a main part of the embodiment.
【符号の説明】 1…駆動ユニット、2…液室ユニット、11…ヘッド基
板、12…圧電素子、13…フレーム部材、14…圧電
層、15、15a、15b…内部電極、21…振動板、
22…液室隔壁部材、23…ノズルプレート、24…ノ
ズル、25…吐出室。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... drive unit, 2 ... liquid chamber unit, 11 ... head substrate, 12 ... piezoelectric element, 13 ... frame member, 14 ... piezoelectric layer, 15, 15a, 15b ... internal electrode, 21 ... diaphragm
22: liquid chamber partition member, 23: nozzle plate, 24: nozzle, 25: discharge chamber.
Claims (9)
において、前記圧電素子は基板上に直接描画で超微粒子
化された圧電材料をパターン化して堆積し、これを焼成
して形成されたことを特徴とするインクジェットヘッ
ド。1. An ink jet head having a piezoelectric element, wherein the piezoelectric element is formed by patterning and depositing a piezoelectric material that has been made into ultrafine particles by direct drawing on a substrate, and baking this. Inkjet head.
電素子を備えたインクジェットヘッドにおいて、前記圧
電素子は、基板上に直接描画で超微粒子化された圧電材
料及び導電材料をパターン化して交互に堆積し、これを
焼成して形成され、電界方向と同方向に変位可能なこと
を特徴とするインクジェットヘッド。2. An ink jet head comprising a piezoelectric element in which piezoelectric layers and internal electrode layers are alternately laminated, wherein the piezoelectric element is formed by patterning a piezoelectric material and a conductive material which are ultrafine-particled by direct drawing on a substrate. An ink jet head, which is formed by alternately depositing and firing this, and is displaceable in the same direction as an electric field.
備えたインクジェットヘッドにおいて、前記圧電素子
は、基板上に直接描画で超微粒子化された圧電材料及び
導電材料をパターン化して交互に堆積し、これを焼成し
て形成され、電界方向と垂直方向に変位可能なことを特
徴とするインクジェットヘッド。3. An ink jet head having a piezoelectric element having an electrode layer sandwiching a piezoelectric layer, wherein the piezoelectric element is formed by patterning and alternately depositing a piezoelectric material and a conductive material which are made into ultrafine particles by direct drawing on a substrate. An ink jet head formed by baking this and being displaceable in a direction perpendicular to the direction of the electric field.
において、前記圧電素子は振動板上に直接描画で超微粒
子化された圧電材料をパターン化して堆積し、これを焼
成して形成されたことを特徴とするインクジェットヘッ
ド。4. An ink jet head provided with a piezoelectric element, wherein the piezoelectric element is formed by patterning and depositing a piezoelectric material that has been made into ultrafine particles by direct drawing on a vibration plate, and firing the material. Inkjet head.
電素子を備えたインクジェットヘッドにおいて、前記圧
電素子は、振動板上に直接描画で超微粒子化された圧電
材料及び導電材料をパターン化して交互に堆積し、これ
を焼成して形成され、電界方向と同方向に変位可能なこ
とを特徴とするインクジェットヘッド。5. An ink jet head comprising a piezoelectric element in which piezoelectric layers and internal electrode layers are alternately laminated, wherein the piezoelectric element is formed by patterning a piezoelectric material and a conductive material which are ultrafine-particled by direct drawing on a diaphragm. An ink jet head formed by alternately depositing and firing the same, and being displaceable in the same direction as the electric field direction.
備えたインクジェットヘッドにおいて、前記圧電素子
は、振動板上に直接描画で超微粒子化された圧電材料及
び導電材料をパターン化して交互に堆積し、これを焼成
して形成され、電界方向と垂直方向に変位可能なことを
特徴とするインクジェットヘッド。6. An ink jet head having a piezoelectric element having an electrode layer sandwiching a piezoelectric layer, wherein the piezoelectric element is formed by patterning a piezoelectric material and a conductive material which are ultrafine-particled by direct drawing on a vibration plate and alternately. An ink jet head formed by depositing and firing this, and capable of being displaced in a direction perpendicular to an electric field direction.
クジェットヘッドにおいて、前記圧電素子は圧力室に対
応して分離形成されていることを特徴とするインクジェ
ットヘッド。7. The ink jet head according to claim 1, wherein said piezoelectric element is formed separately corresponding to a pressure chamber.
を接合したインクジェットヘッドにおいて、前記ヘッド
基板又は振動板に直接描画で超微粒子化された圧電材料
と同種の材料をパターン化して堆積し、これに圧電素子
材料を重ねて焼成したことを特徴とするインクジェット
ヘッド。8. In an ink jet head in which a piezoelectric element is bonded to a head substrate and / or a vibration plate, a material of the same kind as a piezoelectric material that is ultra-fine-particled by direct drawing on the head substrate or the vibration plate is patterned and deposited. An ink jet head comprising a piezoelectric element material stacked thereon and fired.
において、前記焼成後の圧電素子材料がスリット加工で
複数の圧電素子に分割されていることを特徴とするイン
クジェットヘッド。9. The ink jet head according to claim 8, wherein the fired piezoelectric element material is divided into a plurality of piezoelectric elements by slit processing.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11230304A JP2001054946A (en) | 1999-08-17 | 1999-08-17 | Ink-jet head |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11230304A JP2001054946A (en) | 1999-08-17 | 1999-08-17 | Ink-jet head |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001054946A true JP2001054946A (en) | 2001-02-27 |
Family
ID=16905743
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11230304A Pending JP2001054946A (en) | 1999-08-17 | 1999-08-17 | Ink-jet head |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001054946A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1693907A1 (en) * | 2005-02-21 | 2006-08-23 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Piezoelectric actuator and method of producing the same |
JP2010503555A (en) * | 2006-09-14 | 2010-02-04 | ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー. | Fluid ejection device |
US7771780B2 (en) | 2005-08-24 | 2010-08-10 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Method of producing composite material, method of producing piezoelectric actuator, method of producing ink-jet head, and piezoelectric actuator |
JP2011086641A (en) * | 2009-10-13 | 2011-04-28 | Nec Tokin Corp | Piezoelectric film actuator, liquid droplet jetting device and method for manufacturing them |
JP2013139144A (en) * | 2011-12-29 | 2013-07-18 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | Inkjet print head |
-
1999
- 1999-08-17 JP JP11230304A patent/JP2001054946A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1693907A1 (en) * | 2005-02-21 | 2006-08-23 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Piezoelectric actuator and method of producing the same |
US7644479B2 (en) | 2005-02-21 | 2010-01-12 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Method of producing a piezoelectric actuator |
US7771780B2 (en) | 2005-08-24 | 2010-08-10 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Method of producing composite material, method of producing piezoelectric actuator, method of producing ink-jet head, and piezoelectric actuator |
JP2010503555A (en) * | 2006-09-14 | 2010-02-04 | ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー. | Fluid ejection device |
JP2011086641A (en) * | 2009-10-13 | 2011-04-28 | Nec Tokin Corp | Piezoelectric film actuator, liquid droplet jetting device and method for manufacturing them |
JP2013139144A (en) * | 2011-12-29 | 2013-07-18 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | Inkjet print head |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH08187848A (en) | Laminated type piezoelectric element and its manufacture | |
WO1999000252A1 (en) | Piezoelectric vibrator unit, method for manufacturing the same, and ink-jet recording head | |
JP2002292871A (en) | Ink-jet recording head and ink-jet recorder | |
JP2004096068A (en) | Piezoelectric element, piezoelectric actuator, and liquid injection head | |
JP2002046281A (en) | Ink jet recording head and its manufacturing method and ink jet recorder | |
JP2006187188A (en) | Piezoelectric actuator and liquid discharge apparatus | |
JP2008044296A (en) | Liquid jetting head | |
JP2001054946A (en) | Ink-jet head | |
JPH05261921A (en) | Ink jet type print head and manufacture thereof | |
JP3185434B2 (en) | Inkjet print head | |
JP3311514B2 (en) | Ink jet head and method of manufacturing the same | |
JP2004154987A (en) | Liquid injection head, its manufacturing process and liquid ejector | |
JPH09300609A (en) | Ink-jet head | |
JP4277477B2 (en) | Liquid jet head | |
JP4138155B2 (en) | Method for manufacturing liquid discharge head | |
JP2005053144A (en) | Liquid jet head and liquid jet device | |
JP2006116953A (en) | Liquid ejecting apparatus and manufacturing method therefor | |
JP3468279B2 (en) | Manufacturing method of piezoelectric vibrator unit | |
JP2004224035A (en) | Liquid ejecting head, method of producing the same, and liquid ejecting device | |
JP3901548B2 (en) | Inkjet recording head and inkjet recording apparatus | |
JPH11309864A (en) | Ink jet recording head and ink jet recorder | |
JP3595129B2 (en) | Inkjet head | |
JP3298755B2 (en) | Method of manufacturing inkjet head | |
JP2007196438A (en) | Recording head and method for manufacturing recording head | |
JPH11309858A (en) | Ink jet recording head, driving method therefor and ink jet recorder |