JP3330757B2 - Ink jet head and method of manufacturing the same - Google Patents
Ink jet head and method of manufacturing the sameInfo
- Publication number
- JP3330757B2 JP3330757B2 JP29984294A JP29984294A JP3330757B2 JP 3330757 B2 JP3330757 B2 JP 3330757B2 JP 29984294 A JP29984294 A JP 29984294A JP 29984294 A JP29984294 A JP 29984294A JP 3330757 B2 JP3330757 B2 JP 3330757B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric element
- liquid chamber
- substrate
- pressurized liquid
- piezoelectric elements
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットヘッド
及びその製造方法に関し、特にオンデマンド型インクジ
ェットヘッド及びその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet head and a method of manufacturing the same, and more particularly, to an on-demand type ink jet head and a method of manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】インクジェット記録方式は、ヘッドを記
録紙上に接触することなく記録することができると共
に、記録プロセスが非常に単純であることやカラー記録
にも適することなどから注目されている。従前、このイ
ンクジェット記録方式として種々の方式が提案されてい
るが、現在では、記録信号が入力されたときにのみイン
クを吐出する所謂ドロップオンデマンド(DOD)方式
が主流になっている。そして、DOD方式の中には、熱
エネルギーによってインク中に発生するバブルを利用す
る所謂サーマル方式(特公昭61−59913号等)と
圧電素子を用いるピエゾアクチュエータ方式(特公昭6
0−8953号公報等)がある。2. Description of the Related Art The ink jet recording system has attracted attention because it can record without contacting a head on recording paper, and has a very simple recording process and is suitable for color recording. Conventionally, various methods have been proposed as the ink jet recording method, but at present, the so-called drop-on-demand (DOD) method in which ink is ejected only when a recording signal is input has become mainstream. Among the DOD methods, there are a so-called thermal method (Japanese Patent Publication No. 61-59913 and the like) utilizing bubbles generated in ink by thermal energy and a piezo actuator method using a piezoelectric element (Japanese Patent Publication No.
No. 0-8953).
【0003】後者のピエゾアクチュエータ方式として、
例えば特開平3−10846号公報に記載されているよ
うに、加圧液室を構成する壁面を変形可能な構造とし
て、この変形可能な壁面の外側に圧電素子を設け、この
圧電素子を用いて加圧液室の壁面を変形させてその内容
積を変化させることで、インクに圧力を与えて液滴化し
てノズルから飛翔させる方式がある。そして、このピエ
ゾアクチュエータ方式では、圧電素子前面のノズル領域
あるいは加圧液室のパルス的な圧力上昇が必要であり、
圧電素子に印加される電圧波形は数μsec〜数10μsec
の立ち上がり時間に設定され、インクの補給は圧電素子
の変位を元に戻すことによって行われる。As the latter piezo actuator system,
For example, as described in JP-A-3-10846, a wall constituting the pressurized liquid chamber has a deformable structure, a piezoelectric element is provided outside the deformable wall, and the piezoelectric element is used. There is a method in which the wall surface of the pressurized liquid chamber is deformed to change its internal volume, thereby applying pressure to the ink to form droplets and fly from the nozzles. In the piezo actuator method, a pulse-like pressure increase in the nozzle region or the pressurized liquid chamber on the front surface of the piezoelectric element is required,
The voltage waveform applied to the piezoelectric element is several μsec to several tens μsec.
And the ink is supplied by returning the displacement of the piezoelectric element to the original.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の加圧液
室を設けて圧電素子でその加圧液室の変形可能な壁面を
変形させるピエゾアクチュエータ方式のインクジェット
ヘッドにあっては、圧電素子がインクに直接接触せず、
さらに、圧電素子の発熱も無視できるため、使用するイ
ンク種類の制約がないという利点がある。しかしなが
ら、反面、多チャンネル化(ここで、「チャンネル」と
は、それぞれ1個の圧電素子、加圧液室及びノズルから
構成される部分をいう。)を図る場合に、圧電素子、加
圧液室等の微細化、駆動電圧の低電圧化等が難しく、高
集積配列密度、高効率で信頼性の高い、しかも組立て容
易なインクジェットヘッドを得ることが困難である。In a conventional piezo-actuator type ink jet head in which the above-mentioned conventional pressurized liquid chamber is provided and a deformable wall surface of the pressurized liquid chamber is deformed by a piezoelectric element, the piezoelectric element is Without direct contact with the ink,
Furthermore, since the heat generated by the piezoelectric element can be neglected, there is an advantage that there is no restriction on the type of ink used. On the other hand, on the other hand, when multi-channeling (here, “channel” means a portion composed of one piezoelectric element, a pressurized liquid chamber, and a nozzle), the piezoelectric element and the pressurized liquid are used. It is difficult to miniaturize the chamber and the like, to reduce the driving voltage, and to obtain an inkjet head with high integration array density, high efficiency, high reliability, and easy assembly.
【0005】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であり、高集積配列密度でコンパクト、薄型で、部品点
数が少なく、組立ても容易で、しかも高効率で信頼性の
高いインクジェットヘッド及びその製造方法を提供する
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 a high integration arrangement density, a compact size, a low profile, a small number of parts, easy assembling, high efficiency and high reliability. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method thereof.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項1のインクジェットヘッドの製造方法は、列
状に配置された複数の圧電素子で各加圧液室を加圧する
ことによって各加圧液室に連通する各ノズルからインク
滴を噴射するインクジェットヘッドの製造方法におい
て、絶縁性基板上に個別電極用のスリット加工で形成さ
れる溝よりも深い共通溝を形成し、絶縁性基板上に電極
用パターンを形成すると共に積層型圧電素子を接合した
後、この積層型圧電素子及び前記基板の表面部に一体的
にスリット加工を施して、前記積層型圧電素子及び電極
用パターンを複数の積層型圧電素子及び各積層型圧電素
子に対応する個別電極に分割すると共に、前記基板上に
前記複数の積層型圧電素子の列設方向と直交する方向の
少なくとも一方側に前記積層型圧電素子と略同一高さの
フレーム部材を接合してなるアクチュエータユニット上
に、このアクチュエータユニットの各積層型圧電素子の
変位で変形される変形部を有する振動板と、この振動板
の変形部に対応する加圧液室及び加圧液室に連通する共
通インク流路を形成する液室流路形成部材と、前記加圧
液室に連通する前記ノズルを形成したノズルプレートと
を積層接合してなる液室ユニットを接着接合してインク
ジェットヘッドを得る。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an ink-jet head, wherein each of the pressurized liquid chambers is pressurized by a plurality of piezoelectric elements arranged in a row. In a method of manufacturing an ink jet head for ejecting ink droplets from each nozzle communicating with a pressurized liquid chamber, the ink jet head is formed on an insulating substrate by slit processing for individual electrodes.
After forming a common groove deeper than the groove to be formed, forming an electrode pattern on the insulating substrate and joining the laminated piezoelectric element, slit processing is integrally performed on the laminated piezoelectric element and the surface of the substrate. The multi-layer piezoelectric element and the electrode pattern are divided into a plurality of multi-layer piezoelectric elements and individual electrodes corresponding to the respective multi-layer piezoelectric elements, and a direction in which the plurality of multi-layer piezoelectric elements are arranged on the substrate. On an actuator unit in which a frame member having substantially the same height as the multilayer piezoelectric element is joined to at least one side in a direction orthogonal to the above, a deformed portion that is deformed by displacement of each multilayer piezoelectric element of the actuator unit is formed. A vibrating plate, a pressurized liquid chamber corresponding to a deformed portion of the vibrating plate, and a liquid chamber flow path forming member that forms a common ink flow path communicating with the pressurized liquid chamber; and before communicating with the pressurized liquid chamber. Obtaining an inkjet head liquid chamber unit formed by laminating joining the nozzle plate forming the nozzle by adhesive bonding.
【0007】請求項2のインクジェットヘッドは、列状
に配置された複数の圧電素子で各加圧液室を加圧するこ
とによって各加圧液室に連通する各ノズルからインク滴
を噴射するインクジェットヘッドにおいて、このインク
ジェットヘッドはアクチュエータユニット上に液室ユニ
ットを積層接合してなり、前記アクチュエータユニット
は、絶縁性基板上に設けた電極用パターンと積層型圧電
素子が、この積層型圧電素子及び前記基板表面部に一体
的にスリット加工を施されて複数の積層型圧電素子及び
各積層型圧電素子に対応する個別電極に分割されている
と共に、絶縁性基板上に個別電極用のスリット加工で形
成される溝よりも深い共通溝を有し、前記基板上に前記
複数の積層型圧電素子の列設方向と直交する方向の少な
くとも一方側に前記積層型圧電素子と略同一高さのフレ
ーム部材が接合されてなり、前記液室ユニットは、前記
アクチュエータユニットの各積層型圧電素子の変位で変
形される変形部を有する振動板と、この振動板の変形部
に対応する加圧液室及び加圧液室に連通する共通インク
流路を形成する液室流路形成部材と、前記加圧液室に連
通する前記ノズルを形成したノズルプレートとを積層接
合してなる。The ink jet head according to claim 2, wherein each of the pressurized liquid chambers is pressurized by a plurality of piezoelectric elements arranged in a row, thereby ejecting ink droplets from each nozzle communicating with each of the pressurized liquid chambers. In this ink-jet head, a liquid chamber unit is laminated and joined on an actuator unit, and the actuator unit includes an electrode pattern and a laminated piezoelectric element provided on an insulating substrate, and the laminated piezoelectric element and the substrate. The surface part is integrally slit and divided into a plurality of laminated piezoelectric elements and individual electrodes corresponding to each laminated piezoelectric element, and is formed on an insulating substrate by slit processing for individual electrodes.
A frame member having a common groove deeper than the groove to be formed, and having a height substantially equal to that of the multilayer piezoelectric element on at least one side in a direction orthogonal to a direction in which the plurality of multilayer piezoelectric elements are arranged on the substrate. The liquid chamber unit includes a diaphragm having a deformed portion deformed by displacement of each of the stacked piezoelectric elements of the actuator unit, a pressurized liquid chamber corresponding to the deformed portion of the vibrating plate, and a pressurized liquid chamber. A liquid chamber flow path forming member that forms a common ink flow path that communicates with the pressurized liquid chamber, and a nozzle plate that has the nozzle that communicates with the pressurized liquid chamber are laminated and joined.
【0021】[0021]
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照して
説明する。図1は本発明の一実施例を示すインクジェッ
トヘッドの外観斜視図、図2は図1の分解斜視図、図3
は図1のA−A線に沿う断面図、図4は図1のB−B線
に沿う断面図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an external perspective view of an inkjet head showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of FIG.
1 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 1, and FIG. 4 is a sectional view taken along the line BB of FIG.
【0022】このインクジェットヘッドは、アクチュエ
ータユニット1と、このアクチュエータユニット1上に
接合された液室ユニット2とからなる。アクチュエータ
ユニット1は、基板3上に複数の積層型圧電素子を列状
に配置(列設)してなる2列の圧電素子列4,4及びこ
れら2列の圧電素子列4,4の周囲を取り囲むフレーム
部材5を接着剤6によって接合している。圧電素子列4
は、インクを液滴化して飛翔させるための駆動パルスが
与えられる複数の圧電素子(これを「駆動部圧電素子」
という。)7,7…と、駆動部圧電素子7,7間に位置
し、駆動パルスが与えられずに単に液室ユニット固定部
材となる複数の圧電素子(これを「固定部圧電素子」と
いう。)8,8…とを交互に配列したバイピッチ構造と
している。This ink jet head comprises an actuator unit 1 and a liquid chamber unit 2 joined on the actuator unit 1. The actuator unit 1 includes two rows of piezoelectric element rows 4 and 4 in which a plurality of stacked piezoelectric elements are arranged (arranged) in a row on a substrate 3 and the periphery of the two rows of piezoelectric element rows 4 and 4. The surrounding frame member 5 is joined by an adhesive 6. Piezoelectric element row 4
Is composed of a plurality of piezoelectric elements to which a driving pulse is applied to make ink droplets fly.
That. ), A plurality of piezoelectric elements which are located between the drive unit piezoelectric elements 7 and 7 and serve merely as a liquid chamber unit fixing member without being supplied with a drive pulse (this is referred to as a “fixed unit piezoelectric element”). 8, 8... Are arranged alternately.
【0023】液室ユニット2は、変形部であるダイアフ
ラム部11を形成した振動板12上に、加圧液室、共通
インク流路等を形成する感光性樹脂フィルム(ドライフ
ィルムレジスト)からなる液室流路形成部材13を接着
し、この液室流路形成部材13上に複数のノズル15を
形成したノズルプレート16を接着してなり、これら振
動板12、液室流路形成部材13及びノズルプレート1
6によって、圧電素子列4の各駆動部圧電素子7,7…
に対向するダイヤフラム部11を有するそれぞれ略独立
した複数の加圧液室17を形成し、かつノズル15,1
5…を圧電素子列4の各駆動部圧電素子7,7…に対向
して配列している。そして、この液室ユニット2はその
振動板12が接着剤18によってアクチュエータユニッ
ト1上に高い剛性で接合されている。The liquid chamber unit 2 is composed of a liquid film made of a photosensitive resin film (dry film resist) for forming a pressurized liquid chamber, a common ink flow path, etc., on a diaphragm 12 having a diaphragm portion 11 as a deformable portion. The chamber flow path forming member 13 is bonded, and a nozzle plate 16 having a plurality of nozzles 15 formed thereon is bonded to the liquid chamber flow path forming member 13. The vibration plate 12, the liquid chamber flow path forming member 13, and the nozzle Plate 1
6, the driving piezoelectric elements 7, 7.
A plurality of substantially independent pressurized liquid chambers 17 each having a diaphragm portion 11 opposed to the nozzles 15 and 1 are formed.
5 are arranged so as to face the respective drive unit piezoelectric elements 7 of the piezoelectric element row 4. The diaphragm 12 of the liquid chamber unit 2 is joined to the actuator unit 1 with high rigidity by an adhesive 18.
【0024】ここで、アクチュエータユニット1の基板
3は、厚さ0.5〜5mm程度で、しかも圧電素子に似た
材質のものからなり、圧電素子と共に例えばダイヤモン
ド砥石による切削が可能なものであることが好ましい。The substrate 3 of the actuator unit 1 has a thickness of about 0.5 to 5 mm and is made of a material similar to a piezoelectric element, and can be cut together with the piezoelectric element by, for example, a diamond grindstone. Is preferred.
【0025】この基板3上の圧電素子の列設方向と直交
する方向の両端部には各圧電素子列4,4の個々の駆動
部圧電素子7及び固定部圧電素子8の対向しない端面側
を接続するスリット溝21で分割された電極パターンで
ある個別電極22,22…が形成されていると共に、各
圧電素子列4,4間で前記スリット溝21と直交する方
向(圧電素子の列設方向)に、このスリット溝21より
も深い共通溝23が形成され、この共通溝23には各圧
電素子列4,4の個々の駆動部圧電素子7及び固定部圧
電素子8の対向する端面側を接続する共通電極24が形
成されている。また、この基板3の端部に形成したイン
ク供給孔3aにはインク供給パイプ25が接続される。At both ends of the substrate 3 in the direction orthogonal to the direction in which the piezoelectric elements are arranged, the end faces of the piezoelectric element rows 4 and 4 where the driving piezoelectric elements 7 and the fixed piezoelectric elements 8 are not opposed to each other. Are formed as electrode patterns divided by the slit grooves 21 to be connected, and a direction perpendicular to the slit grooves 21 between the piezoelectric element rows 4 and 4 (the direction in which the piezoelectric elements are arranged) ), A common groove 23 deeper than the slit groove 21 is formed. In the common groove 23, the opposing end faces of the individual driving piezoelectric elements 7 and the fixed piezoelectric elements 8 of the piezoelectric element rows 4 and 4 are formed. A common electrode 24 to be connected is formed. An ink supply pipe 25 is connected to an ink supply hole 3a formed at an end of the substrate 3.
【0026】圧電素子列4を構成する駆動部圧電素子7
及び固定部圧電素子8としては、10層以上の積層型圧
電素子を用いている。この積層型圧電素子は、例えば図
3に示すように、厚さ20〜50μm/1層のPZT
(=Pb(Zr・Ti)O3)26と、厚さ数μm/1層の
銀・パラジューム(AgPd)からなる内部電極27とを
交互に積層したものである。厚さ20〜50μm/1層
の積層型とすることによって駆動電圧の低電圧化を図
れ、例えば20〜50Vのパルス電圧で圧電素子の電界
強度1000V/mmを得ることができる。なお、圧電素
子として用いる材料は上記に限られるものでなく、一般
に圧電素子材料として用いられるBaTiO3、PbTiO
3、(NaK)NbO3等の強誘電体などを用いることも
できる。The driving piezoelectric element 7 constituting the piezoelectric element array 4
As the fixed portion piezoelectric element 8, a laminated piezoelectric element having ten or more layers is used. As shown in FIG. 3, for example, this laminated piezoelectric element has a PZT thickness of 20 to 50 μm / 1 layer.
(= Pb (Zr.Ti) O3) 26 and internal electrodes 27 made of silver / palladium (AgPd) having a thickness of several μm / 1 layer are alternately laminated. A drive voltage can be reduced by using a laminated type having a thickness of 20 to 50 μm / 1 layer, and for example, an electric field strength of 1000 V / mm of the piezoelectric element can be obtained with a pulse voltage of 20 to 50 V. The material used for the piezoelectric element is not limited to the above, and BaTiO3, PbTiO3 generally used as the piezoelectric element material is used.
3, a ferroelectric material such as (NaK) NbO3 may be used.
【0027】そして、各圧電素子列4の駆動部圧電素子
7の両端面には多数の内部電極27,27を1層おきに
交互接続したAgPdからなる端面電極(外部電極)2
8,29を設け、各圧電素子列4,4の各駆動部圧電素
子7の対向する端面側の端面電極28,28…を基板3
上の共通電極24に導電性材料31を介して接続し、各
圧電素子列4,4の各駆動部圧電素子7の対向しない端
面側の端面電極29,29…を基板3上の個別電極2
2,22…に導電性材料32を介して接続している。各
個別電極22,22…及び共通電極24にはFPCケー
ブル33が接続されて、駆動電圧を与えられることによ
って積層方向に電界が発生して、駆動部圧電素子7には
積層方向の伸びの変位が生起される。なお、固定部圧電
素子8についても製造工程上駆動部圧電素子7と同様に
電極が設けられているが、駆動パルスを印加しない構成
(駆動部圧電素子7のみを選択的に駆動する構成)にな
っている。End electrodes (external electrodes) 2 made of AgPd in which a large number of internal electrodes 27, 27 are alternately connected every other layer are provided on both end surfaces of the driving piezoelectric element 7 of each piezoelectric element row 4.
8 and 29, and the end face electrodes 28, 28,.
Are connected to the upper common electrode 24 via a conductive material 31, and the end face electrodes 29, 29.
, 22 are connected via a conductive material 32. An FPC cable 33 is connected to each of the individual electrodes 22, 22,... And the common electrode 24. When a driving voltage is applied, an electric field is generated in the stacking direction. Is caused. In the manufacturing process, the fixed-part piezoelectric element 8 is also provided with electrodes in the same manner as the driving-part piezoelectric element 7, but has a configuration in which no driving pulse is applied (a configuration in which only the driving-part piezoelectric element 7 is selectively driven). Has become.
【0028】フレーム部材5は、図2に示すように、板
状部材に圧電素子列4,4に対応する透孔部5a,5b
を穿設することによって、圧電素子列4,4の各駆動部
圧電素子7,7…の列設方向と直交する方向の一方側に
固定部35,36を形成すると共に、2つの圧電素子列
4,4の他方側である中央部にも固定部37を形成し、
これらの固定部35〜37の圧電素子列4,4の各駆動
部圧電素子7,7…の列設方向の両端部に架橋部38,
38を形成した枠状部材である。なお、フレーム部材5
の一方の架橋部38には基板3のインク供給孔3aに対
応するインク供給孔5cが形成されている。As shown in FIG. 2, the frame member 5 has through holes 5a, 5b corresponding to the piezoelectric element rows 4, 4 in a plate-like member.
Are formed on one side in a direction orthogonal to the direction in which the driving piezoelectric elements 7, 7,... Of the piezoelectric element rows 4, 4 are arranged, and the two piezoelectric element rows are formed. A fixed portion 37 is also formed at the central portion, which is the other side of 4, 4,
The fixing portions 35 to 37 are provided with bridging portions 38 at both ends of the driving portion piezoelectric elements 7, 7.
38 is a frame-shaped member. The frame member 5
An ink supply hole 5c corresponding to the ink supply hole 3a of the substrate 3 is formed in one of the bridge portions 38.
【0029】フレーム部材5の材料としては、寸法安定
性に優れ、ヘッドの使用環境が数10度の範囲で振られ
ても、画像品質に影響を与えないものが好ましく、例え
ば、樹脂、セラミックス、金属等を用いることができる
が、特に駆動部圧電素子7や基板3に用いるものと同様
なセラミックスが好ましい。なお、フレーム部材5に樹
脂を用いる場合には、熱膨張係数を低減する充填剤が混
入された樹脂、例えば、ポリフェニレンサルファイド、
ポリエーテルサルフォン、ポリイミド等のエンジニアプ
ラスチック系の樹脂に、チタン、アルミナ、ガラスフィ
ラー、カーボン、シリカ等の充填剤を混入したものが好
ましい。このように、熱膨張係数を低減する充填剤が混
入された樹脂を用いることで、熱膨張係数を圧電素子列
4の駆動部圧電素子7、液室固定部材である固定部圧電
素子8と同等まで近づけることができ、しかも部品コス
トの低減を図れる。The material of the frame member 5 is preferably one that has excellent dimensional stability and does not affect the image quality even when the operating environment of the head is shaken within a range of several tens of degrees. Metals and the like can be used, but ceramics similar to those used for the piezoelectric element 7 and the substrate 3 for the driving section are particularly preferable. When a resin is used for the frame member 5, a resin mixed with a filler that reduces the coefficient of thermal expansion, for example, polyphenylene sulfide,
It is preferable to use a resin obtained by mixing a filler such as titanium, alumina, glass filler, carbon, silica, etc. into an engineer plastic resin such as polyethersulfone or polyimide. In this way, by using a resin mixed with a filler that reduces the coefficient of thermal expansion, the coefficient of thermal expansion is equivalent to that of the driving portion piezoelectric element 7 of the piezoelectric element row 4 and the fixed portion piezoelectric element 8 serving as a liquid chamber fixing member. And the cost of parts can be reduced.
【0030】また、フレーム部材5の形状は上記のもの
に限らず、2列の圧電素子列4,4間の中央の固定部3
7を取り除いた四角形状の枠体形状、逆に両側の固定部
36,36を除いて中央部37のみにした1本のプレー
トを用いることもできる。更に、基板3の四隅に円柱形
(形状はこれに限らない。)の柱状部材を取付けたもの
でもよい。Further, the shape of the frame member 5 is not limited to the above-described one, and the central fixed portion 3 between the two rows of piezoelectric elements 4 and 4 is not limited to the above.
Alternatively, it is also possible to use a single plate in which a central frame 37 is removed by removing the fixing portions 36, 36 on both sides. Further, a columnar member (the shape is not limited to this) may be attached to the four corners of the substrate 3.
【0031】次に、液室ユニット2の振動板12は、図
3に示すように下側液室流路形成部材13側は平坦面と
し、圧電素子列4側はそれぞれ厚みの異なるダイアフラ
ム領域12a、接合領域12b及び逃げ領域12cを形
成して、圧電素子列4の駆動部圧電素子7,7…に対応
してダイアフラム部11を形成したものである。この振
動板12はNi(ニッケル)の金属プレートからなり、
エレクトロフォーミング法によって製造している。Next, as shown in FIG. 3, the diaphragm 12 of the liquid chamber unit 2 has a flat surface on the lower liquid chamber flow path forming member 13 side and a diaphragm region 12a having a different thickness on the piezoelectric element row 4 side. , A joining area 12b and a relief area 12c, and a diaphragm section 11 corresponding to the driving piezoelectric elements 7, 7,... Of the piezoelectric element row 4. The diaphragm 12 is made of a Ni (nickel) metal plate.
It is manufactured by an electroforming method.
【0032】ここで、ダイアフラム領域12aは、最も
厚みの薄い領域であって、厚さを3〜10μm程度にし
たダイアフラム部11のダイアフラム領域(駆動部圧電
素子7の変位に応じて変形する弾性部分)である。ダイ
アフラム領域12aの厚さを10μm以下にすること
で、駆動部圧電素子7の変位を効率的に加圧液室17に
伝搬することができる。また、接合領域12bは、最も
厚みの厚い領域であり、圧電素子列4の駆動部圧電素子
7及び固定部圧電素子8並びに第2液室固定部材である
フレーム5との接合領域であって、例えば20μm程度
以上の厚さに形成している。更に、逃げ領域12cは、
中間の厚さの領域であって、駆動部圧電素子7との接触
を避けるための逃げ領域である。なお、振動板12にも
インク供給孔12dを形成している。Here, the diaphragm region 12a is the thinnest region, and the diaphragm region of the diaphragm portion 11 having a thickness of about 3 to 10 μm (an elastic portion which is deformed in accordance with the displacement of the driving portion piezoelectric element 7). ). By setting the thickness of the diaphragm region 12a to 10 μm or less, the displacement of the drive unit piezoelectric element 7 can be efficiently transmitted to the pressurized liquid chamber 17. The joining region 12b is a region having the largest thickness, and is a joining region between the driving portion piezoelectric element 7 and the fixed portion piezoelectric element 8 of the piezoelectric element row 4 and the frame 5 as the second liquid chamber fixing member. For example, it is formed to a thickness of about 20 μm or more. Furthermore, the escape area 12c is
This is an area having an intermediate thickness, and is an escape area for avoiding contact with the drive unit piezoelectric element 7. Note that the diaphragm 12 also has an ink supply hole 12d.
【0033】液室流路形成部材13は、振動板12上面
とノズルプレート16との間に位置して加圧液室17の
流路等を形成するものであり、その製造工程から下側液
室流路形成部材40及び上側液室流路形成部材41で構
成している。The liquid chamber flow path forming member 13 is located between the upper surface of the vibration plate 12 and the nozzle plate 16 to form a flow path of the pressurized liquid chamber 17 and the like. It comprises a chamber flow path forming member 40 and an upper liquid chamber flow path forming member 41.
【0034】下側液室流路形成部材40は、振動板12
上面に接着された感光性樹脂フィルムからなり、図2に
示すように上側液室流路形成部材41と相俟って圧電素
子列4の各駆動部圧電素子7,7…に対応して各々独立
した加圧液室17の流路を形成すると共に、各加圧液室
17へのインク供給路を兼ねた流体抵抗部42を形成す
る多数の内側隔壁部43と、加圧液室17,17…の周
囲に共通インク流路44を形成する外周隔壁部45とか
らなる。なお、内側隔壁部43は圧電素子列4,4が2
列形成されていることに対応して2列形成され、各列の
間も共通インク流路44としている。ここで、共通イン
ク流路44は、フレーム部材5の各固定部35〜37の
上面に対応する位置に配置されるように形成している。
上側液室流路形成部材41は、下側液室流路形成部材4
0と略同様の構成であるが、下側液室流路形成部材40
の流体抵抗部42に相当する部分がない点で異なる。The lower liquid chamber flow path forming member 40 is
.. Made of a photosensitive resin film adhered to the upper surface, together with the upper liquid chamber flow path forming member 41, as shown in FIG. A number of inner partition walls 43 which form independent flow paths of the pressurized liquid chamber 17 and also form a fluid resistance portion 42 which also serves as an ink supply path to each pressurized liquid chamber 17; 17 and an outer peripheral partition wall 45 forming a common ink flow path 44. The inner partition 43 has two piezoelectric element rows 4 and 4.
Two rows are formed corresponding to the rows being formed, and the common ink flow path 44 is provided between the rows. Here, the common ink flow path 44 is formed so as to be arranged at a position corresponding to the upper surface of each of the fixing portions 35 to 37 of the frame member 5.
The upper liquid chamber flow path forming member 41 is connected to the lower liquid chamber flow path forming member 4.
0, but the lower liquid chamber flow path forming member 40
In that there is no portion corresponding to the fluid resistance portion 42 of FIG.
【0035】ノズルプレート16にはインク滴を飛翔さ
せるための微細孔である多数のノズル15が形成されて
おり、このノズル15の径はインク滴出口側の直径で3
5μm以下に形成し、かつノズル15は加圧液室17の
中心近傍に対応する位置に設けている。このノズルプレ
ート16も振動板12と同様にNi(ニッケル)の金属
プレートからなり、エレクトロフォーミング法によって
製造している。The nozzle plate 16 is provided with a number of nozzles 15 which are fine holes for causing ink droplets to fly. The diameter of the nozzles 15 is 3 at the ink droplet outlet side.
The nozzle 15 is provided at a position corresponding to the vicinity of the center of the pressurized liquid chamber 17. The nozzle plate 16 is also made of a Ni (nickel) metal plate like the diaphragm 12, and is manufactured by an electroforming method.
【0036】次に、このインクジェットヘッドの製造工
程について説明する。このインクジェットヘッドは、予
めアクチュエータユニット1と液室ユニット2とを別々
に組付けた後、両ユニット1,2を接着接合して製造し
ている。このような製造工程を採用することによって、
両ユニット1,2の良品同士を選んで組み付けることが
できて歩留りが向上すると共に、加工組付け工程で塵埃
が発生しやすいアクチュエータユニット1と、塵埃の付
着を完全に避けたい液室ユニット2とを別々の工程で組
付けることができるので、完成したインクジェットヘッ
ドの品質自体が向上する。以下、具体的に説明する。Next, the manufacturing process of the ink jet head will be described. This ink jet head is manufactured by separately assembling the actuator unit 1 and the liquid chamber unit 2 in advance, and then bonding and bonding the units 1 and 2 to each other. By adopting such a manufacturing process,
A non-defective product of the two units 1 and 2 can be selected and assembled, thereby improving the yield, and also having an actuator unit 1 in which dust is likely to be generated in the processing and assembling process, and a liquid chamber unit 2 in which dust should be completely prevented from adhering. Can be assembled in separate steps, so that the quality itself of the completed inkjet head is improved. Hereinafter, a specific description will be given.
【0037】先ず、アクチュエータユニット1の加工及
び組付け工程は、次のとおりである。すなわち、図2、
図5及び図6に示すように、セラミックス、高剛性の樹
脂等の電気絶縁材料から形成した基板3に予めインク供
給孔3aを形成すると共に、積層型圧電素子の列設方向
に沿って中央部に共通溝23を形成する。この共通溝2
3は、後述する圧電素子プレート等のスリット加工時の
切込み溝であるスリット溝21よりも深く形成する。ま
た、共通溝23の両端部付近に位置決め用穴3b,3c
を形成している。First, the processing and assembling steps of the actuator unit 1 are as follows. That is, FIG.
As shown in FIGS. 5 and 6, ink supply holes 3a are formed in advance on a substrate 3 formed of an electrically insulating material such as ceramics or high-rigidity resin, and a central portion is formed along the direction in which the stacked piezoelectric elements are arranged. The common groove 23 is formed. This common groove 2
3 is formed deeper than a slit groove 21 which is a cut groove at the time of slitting a piezoelectric element plate or the like described later. In addition, positioning holes 3b and 3c are provided near both ends of the common groove 23.
Is formed.
【0038】そして、この基板3の両側部分に個別電極
22を形成するための導電性材料からなる個別電極用パ
ターン51,52を形成すると共に、共通溝23内及び
その近傍並びに個別電極用パターン51,52を迂回し
て基板3の両端部に臨むように導電性材料からなる共通
電極用パターン53を形成し、個別電極用パターン51
と共通電極用パターン53との間及び個別電極用パター
ン52と共通電極用パターン53との間を圧電素子接合
領域54,55としている。これらの各電極パターン5
1〜53は、例えばNi、Au、Cu等の金属蒸着、又は
同種金属の電解、無電界メッキ、あるいはAgPd、Ag
Pt、Auペースト等の厚膜導体ペーストの印刷等の方法
によって形成して基板3表面に密着させている。Then, individual electrode patterns 51 and 52 made of a conductive material for forming the individual electrodes 22 are formed on both sides of the substrate 3, as well as in and near the common groove 23 and the individual electrode patterns 51. , 52 are formed to form a common electrode pattern 53 made of a conductive material so as to face both ends of the substrate 3, bypassing the individual electrode patterns 51.
And the common electrode pattern 53 and between the individual electrode pattern 52 and the common electrode pattern 53 are piezoelectric element bonding regions 54 and 55. Each of these electrode patterns 5
1 to 53 are, for example, metal deposition of Ni, Au, Cu, or the like, or electrolysis of the same metal, electroless plating, or AgPd, Ag
It is formed by a method such as printing of a thick film conductor paste such as a Pt or Au paste and adhered to the surface of the substrate 3.
【0039】なお、共通電極は、後述する圧電素子プレ
ート及び個別電極用パターン51,52の切断加工後に
別途導電性ペースト等で形成することもできるので、こ
のようにした場合には基板3の共通溝23及び共通電極
用パターン53が不要になり、最低限必要な電極パター
ンは個別電極用パターン51,52である。The common electrode can be separately formed of a conductive paste or the like after cutting a piezoelectric element plate and individual electrode patterns 51 and 52, which will be described later. The groove 23 and the common electrode pattern 53 become unnecessary, and the minimum required electrode patterns are the individual electrode patterns 51 and 52.
【0040】そして、図7に示すように基板3上の前記
圧電素子接合領域54,55に積層型圧電素子をプレー
ト状(板状に限らず、四角柱状等の形状を含む意味で用
いる。)に形成してなる圧電素子プレート56,56を
接着剤6(図3参照)を用いて接着接合する。このと
き、圧電素子プレート56,56と個別電極用パターン
51,52及び共通電極用パターン53との位置関係
は、圧電素子プレート56,56が個別電極用パターン
51,52及び共通電極用パターン53に僅かに載る程
度か、好ましくは僅かに隙間をあけて接合するようにす
る。この場合、圧電素子プレート56,56が個別電極
用パターン51,52及び共通電極用パターン53上に
多く(広い面積で)載るように接合すると、電極用パタ
ーン51〜53の厚みや誤差が圧電素子プレート56ひ
いては切断加工後の圧電素子7,8の接合品質、すなわ
ち接合の均一性や接合後の面平行精度に影響を与えるこ
とになって好ましくない。Then, as shown in FIG. 7, a laminated piezoelectric element is used in the piezoelectric element bonding regions 54 and 55 on the substrate 3 in a plate shape (not limited to a plate shape, but is used in a sense including a square pillar shape and the like). The piezoelectric element plates 56, 56 formed as described above are bonded by using an adhesive 6 (see FIG. 3). At this time, the positional relationship between the piezoelectric element plates 56, 56 and the individual electrode patterns 51, 52 and the common electrode pattern 53 is such that the piezoelectric element plates 56, 56 correspond to the individual electrode patterns 51, 52 and the common electrode pattern 53. The joints should be slightly stuck or, preferably, slightly spaced. In this case, when the piezoelectric element plates 56, 56 are joined so as to be mounted on the individual electrode patterns 51, 52 and the common electrode pattern 53 in a large amount (with a large area), the thickness and error of the electrode patterns 51 to 53 are reduced. This undesirably affects the joining quality of the plate 56 and thus the piezoelectric elements 7 and 8 after cutting, that is, the uniformity of joining and the plane parallel accuracy after joining.
【0041】また、圧電素子プレート56の積層方向は
前述したように基板3に圧電素子プレート56を接合し
た方向と同じである(図2〜図4参照)。この圧電素子
プレート56の基板3への接合に用いる接着剤6として
は加熱硬化タイプのエポキシ系接着剤を使用している
が、中でも高ヤング率のものが適している。接着剤の形
態としては、1液タイプ、2液混合タイプ、フィルムタ
イプ等のいずれでも使用可能である。The direction in which the piezoelectric element plates 56 are stacked is the same as the direction in which the piezoelectric element plates 56 are joined to the substrate 3 as described above (see FIGS. 2 to 4). As the adhesive 6 used for bonding the piezoelectric element plate 56 to the substrate 3, a heat-curable epoxy-based adhesive is used, and among them, those having a high Young's modulus are suitable. As the form of the adhesive, any of a one-liquid type, a two-liquid mixed type, a film type and the like can be used.
【0042】そして、これらの圧電素子プレート56,
56の長辺部端面には予め前記端面電極(外部電極)2
8,29を形成するための端面電極57,58を形成し
ておき、基板3上への接着接合後、これらの2枚の圧電
素子プレート56,56の対向する側の端面電極57,
57を基板3上の共通電極用パターン53に導電性材料
31にて電気的に接続すると共に、2枚の圧電素子プレ
ート56,56の対向しない端面電極58,58を基板
3上の各個別電極用パターン51,51に導電性材料3
2にて電気的に接続する。導電性材料31,32として
は例えば導電性接着剤を用いてこれを塗布硬化させる。Then, these piezoelectric element plates 56,
56, the end face electrode (external electrode) 2
End electrodes 57 and 58 for forming the electrodes 8 and 29 are formed, and after bonding and bonding to the substrate 3, the end electrodes 57 and 58 on the opposite sides of the two piezoelectric element plates 56 and 56 are formed.
57 are electrically connected to the common electrode pattern 53 on the substrate 3 by the conductive material 31, and the non-opposing end electrodes 58, 58 of the two piezoelectric element plates 56, 56 are connected to the individual electrodes on the substrate 3. Conductive pattern 3
2 for electrical connection. The conductive materials 31 and 32 are applied and cured using, for example, a conductive adhesive.
【0043】次いで、ダイヤモンド砥石をセットしたダ
イサー等によって、2枚の圧電素子プレート56,56
及び基板3の表面部を、その端面電極57,58と直交
する方向(短辺方向)に所定のピッチで切断加工(スリ
ット加工)して、駆動部圧電素子7及び固定部圧電素子
8となる複数の積層型圧電素子を分割形成すると同時
に、端面電極57,58を複数の積層型圧電素子(駆動
部圧電素子7及び固定部圧電素子8)に対応する端面電
極28,29に分割する。このとき、基板3に所定の深
さまで切込んでスリット溝21を入れて切断することに
よって、駆動部圧電素子7及び固定部圧電素子8を完全
に独立させると共に、基板3上の個別電極用パターン5
7,58を複数の積層型圧電素子(駆動部圧電素子7及
び固定部圧電素子8)に対応する個別電極22,22…
に分割する。この分割した個別電極22,22…は分割
された複数の積層型圧電素子(駆動部圧電素子7及び固
定部圧電素子8)の対向しない端面側の端面電極29,
29…と接続されたままである。なお、スリットピッチ
即ち切断ピッチ(圧電素子プレート56の長手方向のピ
ッチ)は、例えば1ピッチ当たり100μm程度の幅の
圧電素子7,8が形成されるピッチとしている。Next, two piezoelectric element plates 56, 56 are set by a dicer or the like on which a diamond grindstone is set.
Then, the surface portion of the substrate 3 is cut (slitted) at a predetermined pitch in a direction (short side direction) orthogonal to the end surface electrodes 57 and 58 to become the driving portion piezoelectric element 7 and the fixed portion piezoelectric element 8. At the same time as forming a plurality of laminated piezoelectric elements by division, the end face electrodes 57 and 58 are divided into end face electrodes 28 and 29 corresponding to the plurality of laminated piezoelectric elements (the driving piezoelectric element 7 and the fixed piezoelectric element 8). At this time, the driving piezoelectric element 7 and the fixed piezoelectric element 8 are completely separated from each other by cutting the substrate 3 to a predetermined depth and cutting the slit grooves 21 to cut the individual electrode patterns on the substrate 3. 5
7 and 58 are individual electrodes 22, 22 corresponding to a plurality of laminated piezoelectric elements (driving section piezoelectric element 7 and fixed section piezoelectric element 8).
Divided into The divided individual electrodes 22, 22,... Are end face electrodes 29 on the end face side of the divided multi-layer piezoelectric elements (the driving piezoelectric element 7 and the fixed piezoelectric element 8) which are not opposed to each other.
29 ... remain connected. The slit pitch, that is, the cutting pitch (the pitch in the longitudinal direction of the piezoelectric element plate 56) is, for example, the pitch at which the piezoelectric elements 7 and 8 having a width of about 100 μm per pitch are formed.
【0044】また、基板3上の共通電極用パターン53
はその一部が個々の駆動部圧電素子7(及び固定部圧電
素子8)に対応して分割されるが、基板3の共通溝23
にまでスリット溝21が達しないので、スリット加工後
も共通電極用パターン53は共通溝23を通じて2列の
圧電素子列4,4の各駆動部圧電素子7の対向する端面
側のすべての端面電極28,28…と接続されたままで
ある。これにより、簡単に2列の圧電素子列4,4の対
向する端面電極28,28…に接続された共通電極24
を確保することができる。The common electrode pattern 53 on the substrate 3
Are partially divided corresponding to the individual driving piezoelectric elements 7 (and the fixed piezoelectric elements 8), but the common grooves 23 of the substrate 3
Since the slit groove 21 does not reach the position, the pattern 53 for the common electrode is formed through the common groove 23 and all the end face electrodes on the opposite end face side of the driving piezoelectric elements 7 of the two piezoelectric element rows 4 and 4 after the slit processing. , 28, 28... Thereby, the common electrode 24 connected to the opposed end face electrodes 28 of the two piezoelectric element rows 4 and 4 can be easily obtained.
Can be secured.
【0045】このように、ここでは、基板3上に予め個
別電極用パターン51,52を形成すると共に、接合さ
れる各圧電素子プレート間に予めスリット加工時に分割
されない深さの共通溝23を形成し、この共通溝23に
含めて共通電極用パターン53を形成しておき、この基
板3上にそれぞれ両端面に端面電極57,58を形成し
た2枚の圧電素子プレート56,56を並列に独立して
接合した後、これら2枚の圧電素子プレート56,56
及び基板3上の個別電極用パターン51,52を所定の
ピッチで同時に切断加工して、2枚の圧電素子プレート
56,56をそれぞれ各圧電素子列4,4を構成する複
数の積層型圧電素子に分離して個別化すると同時に、基
板3上の個別電極用パターン51,52を個別化された
各積層型圧電素子に対応する個別電極22,22…に分
割し、しかも共通電極用パターン53は分割されないよ
うにしている。As described above, here, the individual electrode patterns 51 and 52 are formed on the substrate 3 in advance, and the common groove 23 having a depth which is not divided at the time of slitting is previously formed between the piezoelectric element plates to be joined. Then, a common electrode pattern 53 is formed so as to be included in the common groove 23, and two piezoelectric element plates 56, 56 having end face electrodes 57, 58 formed on both end surfaces on the substrate 3, respectively, are independently arranged in parallel. Then, these two piezoelectric element plates 56, 56
And the individual electrode patterns 51, 52 on the substrate 3 are simultaneously cut at a predetermined pitch to form two piezoelectric element plates 56, 56 into a plurality of laminated piezoelectric elements constituting the respective piezoelectric element rows 4, 4. At the same time, the individual electrode patterns 51, 52 on the substrate 3 are divided into individual electrodes 22, 22,... Corresponding to the individualized laminated piezoelectric elements. Try not to be split.
【0046】このようにすることによって、特に積層型
圧電素子である各圧電素子(駆動部圧電素子7)からの
電極の取出しが簡単になり、しかも2列の圧電素子列の
対向する端面電極を共通電極に接続することによって、
駆動回路と接続するための個別電極の取出しが容易にな
り、さらに切断加工では分割されない共通電極用パター
ンを設けることによって、微細な機械的切断加工を施す
以前に共通電極を確保できて、機械的切断加工によって
形成された個々の圧電素子を後工程で破壊ないし損傷す
ることもなく、工程の簡略化、歩留りの一層の向上を図
れる。また、1枚の圧電素子プレートを用いて、これを
2分割し、更に各列の圧電素子プレートを個々の圧電素
子に分割する手法に比べて、切断工数も少なくなる。In this manner, it is particularly easy to take out the electrodes from each piezoelectric element (driving unit piezoelectric element 7), which is a laminated piezoelectric element, and the opposite end electrodes of the two rows of piezoelectric elements are connected to each other. By connecting to a common electrode,
It is easy to take out individual electrodes for connection to the drive circuit, and by providing a common electrode pattern that is not divided by cutting, it is possible to secure a common electrode before performing fine mechanical cutting, The individual piezoelectric elements formed by the cutting process are not destroyed or damaged in a later process, and the process can be simplified and the yield can be further improved. Further, the number of cutting steps is reduced as compared with a method in which one piezoelectric element plate is used to divide the piezoelectric element plate into two, and each row of the piezoelectric element plates is further divided into individual piezoelectric elements.
【0047】このようにして、圧電素子プレート56,
56等の切断加工(スリット加工)が終了した基板3上
にフレーム部材5を接着剤6を用いて接着接合する。こ
こで、フレーム部材5接合後のフレーム部材5の上面と
圧電素子列4,4の上面とは、精度良く同一平面となっ
ている必要がある。これは、後述するようにこの部分に
液室ユニット2の振動板12を接合するため、面精度が
悪いと接着されない変形部(ダイアフラム部11)が発
生するからである。Thus, the piezoelectric element plate 56,
The frame member 5 is adhesively bonded to the substrate 3 having undergone the cutting process (slit process) such as 56 using an adhesive 6. Here, the upper surfaces of the frame members 5 and the upper surfaces of the piezoelectric element rows 4 and 4 after the frame members 5 are joined need to be accurately and coplanar. This is because, as described later, the diaphragm 12 of the liquid chamber unit 2 is joined to this portion, so that a deformed portion (diaphragm portion 11) that is not adhered to when the surface accuracy is poor occurs.
【0048】この場合、フレーム部材5の上面と圧電素
子列4,4の各圧電素子7,8上面とを同一平面にする
ためには接着工程を工夫して接着時に面合わせをして硬
化させることもできるが、両部品の寸法精度及び接着工
法の困難性が大きくなる。そこで、圧電素子列4,4の
高さよりも僅かに高いフレーム部材5を接着接合した
後、表面の研削加工を行い、圧電素子列4,4の各圧電
素子7,8上面が僅かに削れて同一平面になるまで研削
を行うことによって、両部品の寸法精度及び接着工法の
困難性を解消できる。In this case, in order to make the upper surface of the frame member 5 and the upper surface of each of the piezoelectric elements 7 and 8 of the piezoelectric element rows 4 and 4 coplanar, the bonding step is devised and the surfaces are fixed at the time of bonding and cured. However, the dimensional accuracy of both parts and the difficulty of the bonding method increase. Then, after bonding the frame member 5 slightly higher than the height of the piezoelectric element rows 4 and 4, the surface is ground, and the upper surfaces of the piezoelectric elements 7 and 8 of the piezoelectric element rows 4 and 4 are slightly shaved. By performing the grinding until the surfaces become the same plane, the dimensional accuracy of both parts and the difficulty of the bonding method can be eliminated.
【0049】その後、基板3の個別電極22,22及び
共通電極24にFPCケーブル33を熱と加圧で接合し
て、アクチュエータユニット1を完成する。なお、FP
Cケーブル33は圧電素子列4,4の内の駆動部圧電素
子7,7…を選択的に駆動できるパターンを有し、その
接合部には予め半田メッキを施している。Thereafter, the FPC cable 33 is bonded to the individual electrodes 22 and 22 and the common electrode 24 of the substrate 3 by applying heat and pressure to complete the actuator unit 1. Note that FP
The C cable 33 has a pattern that can selectively drive the driving piezoelectric elements 7, 7,... In the piezoelectric element rows 4, 4, and the joints thereof are plated in advance with solder.
【0050】一方、液室ユニット2の加工・組付け工程
について説明すると、振動板12のフラットな面上に下
側液室流路形成部材40を形成するための感光性樹脂で
ある厚さ20〜50μm程度のドライフィルムレジスト
を熱及び加圧によってラミネートし、流路パターンに応
じたマスクを用いて紫外線露光をして、露光部分を硬化
させる。そして、未露光部分を除去できる溶剤を用い
て、未露光部分を除去して現像し、図2に示すように下
側液室流路形成部材40の液室パターンを形成し、水洗
い、乾燥の後、再度紫外線露光と熱によって本硬化す
る。On the other hand, the process of assembling and assembling the liquid chamber unit 2 will be described. The photosensitive resin for forming the lower liquid chamber flow path forming member 40 on the flat surface of the diaphragm 12 has a thickness of 20 mm. A dry film resist having a thickness of about 50 μm is laminated by heat and pressure, and is exposed to ultraviolet light using a mask corresponding to a flow path pattern to cure the exposed portion. Then, using a solvent capable of removing the unexposed portion, the unexposed portion is removed and developed to form a liquid chamber pattern of the lower liquid chamber flow path forming member 40 as shown in FIG. After that, the main curing is performed again by ultraviolet exposure and heat.
【0051】また、ノズルプレート16にも上側液室流
路形成部材41を形成するための感光性樹脂である厚さ
40〜100μm程度のドライフィルムレジストを熱及
び加圧によってラミネートし、流路パターンに応じたマ
スクを用いて紫外線露光をして、露光部分を硬化させ、
未露光部分を現像して、上側液室流路形成部材41の液
室パターン(前述したように流体抵抗部42がない。)
を形成し、水洗い、乾燥の後、再度紫外線露光と熱によ
って本硬化する 。A dry film resist having a thickness of about 40 to 100 μm, which is a photosensitive resin for forming the upper liquid chamber flow path forming member 41, is also laminated on the nozzle plate 16 by heat and pressure. Exposure to UV using a mask according to the, the exposed part is cured,
The unexposed portion is developed to form a liquid chamber pattern of the upper liquid chamber flow path forming member 41 (there is no fluid resistance portion 42 as described above).
Is formed, washed with water, dried, and then hardened again by UV exposure and heat.
【0052】そして、このようにして振動板12とノズ
ルプレート16に形成されたドライフィルムレジストか
らなる下側液室流路形成部材40と上側液室流路形成部
材41の対応する面同士を接合する。この接合は位置合
わせ治具を用いて行い、加圧及び前記本硬化のときより
高い温度での加熱を行う。Then, the corresponding surfaces of the lower liquid chamber flow path forming member 41 and the upper liquid chamber flow path forming member 41 made of the dry film resist formed on the vibration plate 12 and the nozzle plate 16 are joined. I do. This joining is performed using a positioning jig, and pressure and heating at a higher temperature than in the main curing are performed.
【0053】上述のようにして完成したアクチュエータ
ユニット1と液室ユニット2とを組み付ける。すなわ
ち、先ず、前述したように切削加工で同一平面としたア
クチュエータユニット1の圧電素子列4,4の各圧電素
子7…,8…及びフレーム部材5の上面にスクリーン印
刷機を用いてエポキシ系接着剤等の接着剤18を塗布
し、位置合わせ可能な接合治具にアクチュエータユニッ
ト1を固定し、液室ユニット2の振動板12側(接合
面)を下方にして、位置合わせしながら両ユニット1,
2を接合して、インクジェットヘッドを得る。この場
合、数Kg/cm2の加圧状態でエポキシ系接着剤が反応硬
化する間放置する。なお、スクリーン印刷では余分な部
分に接着剤18が塗布されないようにパターンマスクを
用いることが好ましい。また、接着剤として、アクリル
系の二液非混合タイプのものやシアノアクリレート系の
ものなどを用いて瞬間的に接合するようにしてもよい。
最後に、基板3にインク供給孔3aにインク供給パイプ
25を挿入して接着剤を塗布硬化して固定する。The actuator unit 1 and the liquid chamber unit 2 completed as described above are assembled. That is, first, as described above, epoxy-based bonding is performed on the upper surfaces of the piezoelectric elements 7..., 8. The actuator unit 1 is fixed to a bonding jig that can be positioned by applying an adhesive 18 such as an adhesive, and the two chambers 1 are aligned while the liquid chamber unit 2 is positioned with the diaphragm 12 side (bonding surface) downward. ,
2 are joined to obtain an ink jet head. In this case, the epoxy adhesive is left under a pressure of several kg / cm2 while the epoxy adhesive reacts and cures. In the screen printing, it is preferable to use a pattern mask so that the adhesive 18 is not applied to an unnecessary portion. The adhesive may be instantaneously joined by using an acrylic two-pack non-mixing type adhesive or a cyanoacrylate adhesive.
Finally, the ink supply pipe 25 is inserted into the ink supply hole 3a of the substrate 3, and an adhesive is applied and cured to fix it.
【0054】次に、以上のように構成したインクジェッ
トヘッドの作用について説明すると、記録信号に応じて
選択的に圧電素子列4,4の駆動部圧電素子7,7…に
20〜50Vの駆動パルス電圧を印加することによっ
て、パルス電圧が印加された駆動部圧電素子7が変位し
て振動板12の対応するダイアフラム部11をノズル1
5方向に変形させ、加圧液室17の容積(体積)変化に
よって加圧液室17内のインクを加圧し、インクがノズ
ルプレート16のノズル15から液滴となって噴射さ
れ、記録を行うことができる。Next, the operation of the ink jet head constructed as described above will be described. A drive pulse of 20 to 50 V is selectively applied to the drive piezoelectric elements 7, 7... Of the piezoelectric element rows 4, 4 in accordance with a recording signal. When the voltage is applied, the driving piezoelectric element 7 to which the pulse voltage is applied is displaced, and the corresponding diaphragm 11 of the diaphragm 12 is moved to the nozzle 1.
The ink is deformed in five directions, and the ink in the pressurized liquid chamber 17 is pressurized by a change in the volume (volume) of the pressurized liquid chamber 17, and the ink is ejected as droplets from the nozzles 15 of the nozzle plate 16 to perform recording. be able to.
【0055】そして、インク滴の吐出に伴って加圧液室
17内のインク圧力が低下し、このときのインク流れの
慣性によって加圧液室17内には若干の負圧が発生す
る。この状態の下において、駆動部圧電素子7への電圧
の印加をオフ状態にすることによって、振動板12のダ
イアフラム部11が元の位置に戻って加圧液室17が元
の形状になるため、さらに負圧が発生する。Then, the ink pressure in the pressurized liquid chamber 17 decreases as the ink droplets are ejected, and a slight negative pressure is generated in the pressurized liquid chamber 17 due to the inertia of the ink flow at this time. In this state, by turning off the application of the voltage to the drive unit piezoelectric element 7, the diaphragm portion 11 of the diaphragm 12 returns to the original position, and the pressurized liquid chamber 17 becomes the original shape. , Further negative pressure is generated.
【0056】このとき、図示しないインクタンクに通じ
るインク供給パイプ25から入ったインクは、共通イン
ク流路44を通って流体抵抗部42から加圧液室17内
に充填される。そこで、ノズル15のインクメニスカス
面の振動が減衰して安定した後、次のインク滴吐出のた
めに駆動部圧電素子7にパルス電圧を印加する。At this time, the ink that has entered from the ink supply pipe 25 that leads to the ink tank (not shown) is filled into the pressurized liquid chamber 17 from the fluid resistance section 42 through the common ink flow path 44. Then, after the vibration of the ink meniscus surface of the nozzle 15 is attenuated and stabilized, a pulse voltage is applied to the driving unit piezoelectric element 7 for discharging the next ink droplet.
【0057】この場合、振動板12の変形部をダイアフ
ラム部11とすることによって、駆動部圧電素子7で発
生した変位を効率的に当該加圧液室17に伝搬させるこ
とができると共に、当該加圧液室17以外の部分への振
動の伝搬が減少する。また、インク吐出時に、加圧液室
17から共通インク流路44に通じる流路方向にインク
の流れが発生するが、この流路をその断面積を他より小
さく形成した流体抵抗部42としているので、加圧液室
17から共通インク流路44への逆流が極めて少なくな
り、インク滴吐出効率の低下が防止される。In this case, by forming the deformed portion of the diaphragm 12 as the diaphragm portion 11, the displacement generated by the piezoelectric element 7 in the driving portion can be efficiently transmitted to the pressurized liquid chamber 17, and the displacement can be increased. Vibration propagation to portions other than the pressurized liquid chamber 17 is reduced. Further, at the time of ink ejection, an ink flow is generated in a flow direction from the pressurized liquid chamber 17 to the common ink flow path 44, and this flow path is formed as a fluid resistance portion 42 having a smaller cross-sectional area than the other. Therefore, the backflow from the pressurized liquid chamber 17 to the common ink flow path 44 is extremely reduced, and the drop in the ink droplet ejection efficiency is prevented.
【0058】そして、このインクジェットヘッドにおい
ては、圧電素子列4の各駆動部圧電素子7と液室ユニッ
ト2のダイアフラム部11とを接合すると共に、基板3
上には駆動部圧電素子7,7間に固定部圧電素子8,8
…を設けたバイピッチ構造として、この固定部圧電素子
8と液室ユニット2の各加圧液室17,17間とを接合
して、液室ユニット2を基板3に固定したので、隣接チ
ャンネル間の機械的剛性が高くなって、一の駆動部圧電
素子7を駆動したときの他の駆動部圧電素子7への振動
の伝搬が抑制され、相互干渉が低減してインク吐出性能
が安定する。In this ink jet head, each driving piezoelectric element 7 of the piezoelectric element row 4 is joined to the diaphragm 11 of the liquid chamber unit 2 and the substrate 3
On the upper part, the fixed part piezoelectric elements 8, 8 are arranged between the driving part piezoelectric elements 7, 7.
Are provided in a bi-pitch structure, the fixed portion piezoelectric element 8 and the pressurized liquid chambers 17 of the liquid chamber unit 2 are joined to fix the liquid chamber unit 2 to the substrate 3, so that the adjacent channel The mechanical stiffness of the first piezoelectric element 7 is increased, and the propagation of vibration to another piezoelectric element 7 of the driving section when one driving section piezoelectric element 7 is driven is suppressed, the mutual interference is reduced, and the ink ejection performance is stabilized.
【0059】また、基板3上には圧電素子列4,4の外
周にノズル配列方向と直交する方向に固定部35〜37
を有するフレーム部材5を設けて、このフレーム部材5
と液室ユニット2とを接合しているので、単チャンネル
駆動時に生じる隣接チャンネルへの振動伝搬がここでも
抑制されるとともに、同時に複数チャンネルを駆動した
ときに液室ユニット2全体が持上がるようなこともなく
なる。On the substrate 3, fixed portions 35 to 37 are provided on the outer periphery of the piezoelectric element rows 4 and 4 in a direction orthogonal to the nozzle arrangement direction.
And a frame member 5 having
And the liquid chamber unit 2 are joined to each other, so that the vibration propagation to the adjacent channel which occurs at the time of single channel driving is also suppressed here, and when the plurality of channels are driven simultaneously, the entire liquid chamber unit 2 is lifted. No more.
【0060】さらに、駆動部圧電素子7として積層型圧
電素子を用いて、この積層型圧電素子の積層方向(d3
3方向)への変位によって加圧液室17を加圧するよう
にしているので、駆動部圧電素子7の駆動によって加圧
液室17内の圧力上昇が瞬時に行われ、これにより、入
力した駆動電圧波形に対応して時間遅れが生じることな
く変位する。そして、d33方向の変位を利用している
ので、駆動部圧電素子7の変位方向の厚みを薄くでき、
機械的共振点も実用上の問題がないほどに高周波数帯
(500KHz以上)となり、数μsの立ち上がり時間
で駆動しても共振の影響が略なくなる。Further, a laminated piezoelectric element is used as the driving section piezoelectric element 7, and the laminating direction (d3
(3 directions), the pressure in the pressurized liquid chamber 17 is increased by the drive of the drive unit piezoelectric element 7 because the pressurized liquid chamber 17 is pressurized by the displacement in the three directions). Displacement occurs without a time delay corresponding to the voltage waveform. Since the displacement in the d33 direction is used, the thickness of the driving unit piezoelectric element 7 in the displacement direction can be reduced,
The mechanical resonance point is also in a high frequency band (500 KHz or more) so that there is no practical problem, and the influence of resonance is almost eliminated even when driven with a rise time of several μs.
【0061】さらにまた、図3に示すように液室ユニッ
ト2の共通インク流路44をフレーム部材5の上面に対
応した位置になるように形成しているので、圧電素子7
…,8…に可及的に近い位置で液室ユニット2を固定す
ることができ、これによって振動板12のダイアフラム
部11の振動特性が安定する。この場合、液室ユニット
2の共通インク流路44の半分以上の面積がフレーム部
材5の上面に対応する位置関係とすることが上記の作用
効果を得る上で好ましい。Further, as shown in FIG. 3, since the common ink flow path 44 of the liquid chamber unit 2 is formed at a position corresponding to the upper surface of the frame member 5, the piezoelectric element 7 is formed.
The liquid chamber unit 2 can be fixed at a position as close as possible to..., 8, so that the vibration characteristics of the diaphragm 11 of the diaphragm 12 are stabilized. In this case, it is preferable to obtain the above-described operation and effect by setting the area of at least half of the common ink flow path 44 of the liquid chamber unit 2 to a positional relationship corresponding to the upper surface of the frame member 5.
【0062】そして、このインクジェットヘッドは加圧
液室を用いるピエゾアクチュエータ方式を採用している
ことで、アクチュエータである圧電素子がインク中に浸
されないので接液性の問題がなく、圧電素子は自己発熱
の問題がないので使用インクの制約もなく、更にインク
液吐出に最適な圧電素子駆動波形を設定できることから
微小滴(サテライト)が発生し難く、画像(印字)品質
が高く、アクチュエータユニットと液室ユニットを別体
で組み付けることから、ヘッドの歩留り、組立て品質が
向上する。Since this ink jet head employs a piezo actuator system using a pressurized liquid chamber, the piezoelectric element as an actuator is not immersed in ink, so that there is no problem of liquid contact, and the piezoelectric element is self-contained. Since there is no heat generation problem, there is no restriction on the ink used, and since the optimal piezoelectric element drive waveform for ink liquid discharge can be set, microdroplets (satellite) are unlikely to occur, image (printing) quality is high, and the actuator unit and liquid Since the chamber units are assembled separately, the yield of the head and the assembly quality are improved.
【0063】ところで、上記実施例においては、前述し
たように基板3上に圧電素子プレート56を接合して所
定のピッチでスリット加工を施して、複数の駆動部圧電
素子7及び固定部圧電素子8を形成した後、基板3上に
フレーム部材5を接合している。この場合、フレーム部
材5と複数の駆動部圧電素子7及び固定部圧電素子8の
上面の面合わせのための研削加工をおこなうときに、加
工済みの複数の駆動部圧電素子7及び固定部圧電素子8
が研削加工時の衝撃によって接合不良等を生じることが
ある。また、圧電素子プレート56と各電極用パターン
51,52を切断加工するときに、小さなピッチで切断
加工(スリット加工)するために電極用パターンの密着
強度が加工時の剥離力に耐えられなくなって基板3から
剥離することもある。In the above-described embodiment, as described above, the piezoelectric element plate 56 is joined to the substrate 3 and slit processing is performed at a predetermined pitch, so that a plurality of driving section piezoelectric elements 7 and fixed section piezoelectric elements 8 are formed. Is formed, the frame member 5 is joined to the substrate 3. In this case, when the grinding process is performed to align the upper surfaces of the frame member 5 and the plurality of drive unit piezoelectric elements 7 and the fixed unit piezoelectric elements 8, the processed plurality of drive unit piezoelectric elements 7 and the fixed unit piezoelectric elements are processed. 8
However, there may be a case where a joining failure or the like occurs due to an impact at the time of grinding. Further, when cutting the piezoelectric element plate 56 and the electrode patterns 51 and 52, the electrode pattern is cut (slit) at a small pitch, so that the adhesion strength of the electrode pattern cannot withstand the peeling force during the processing. It may be peeled off from the substrate 3.
【0064】そこで、図8に示すように基板3上に圧電
素子プレート56(図7参照)を接着接合すると共に、
フレーム部材5も接着接合した後、先ず、圧電素子プレ
ート56とフレーム部材5の上面の研削加工を行って面
高さを合わせ、次いで、ダイシングソー等によって圧電
素子プレート56等とフレーム部材5とを一体的にスリ
ット溝60を入れるように同時に切断加工するようにす
ることもできる。これによって、研削加工時や溝加工
(切断加工)時の加工力による駆動部圧電素子7及び固
定部圧電素子8の倒れを防止できると共に、フレーム部
材5で基板3上の電極パターンを上から押えているため
に電極パターンの剥離も防止できる。Therefore, as shown in FIG. 8, a piezoelectric element plate 56 (see FIG. 7) is bonded to the substrate 3 by bonding.
After the frame member 5 is also bonded and joined, first, the upper surfaces of the piezoelectric element plate 56 and the frame member 5 are ground to adjust the surface height, and then the piezoelectric element plate 56 and the frame member 5 are connected to each other by a dicing saw or the like. It is also possible to perform cutting at the same time so as to integrally form the slit grooves 60. This prevents the drive unit piezoelectric element 7 and the fixed unit piezoelectric element 8 from falling down due to the processing force at the time of grinding processing or groove processing (cutting processing), and the frame member 5 presses the electrode pattern on the substrate 3 from above. Therefore, peeling of the electrode pattern can be prevented.
【0065】また、上記実施例では駆動部圧電素子7及
び固定部圧電素子8の1層の厚みは前述したように25
〜50μmにしているが、駆動部圧電素子7及び固定部
圧電素子8及びフレーム部材5の面合せて切削加工時
に、両部品の平面度精度、厚み精度等によっては駆動部
圧電素子7及び固定部圧電素子8の最上層が全部削られ
て内部電極27が露出してしまうことが生じる。なお、
ここで、特に問題となるのは駆動部圧電素子7であるこ
とは言うまでもない。In the above-described embodiment, the thickness of one layer of the driving portion piezoelectric element 7 and the fixed portion piezoelectric element 8 is 25 as described above.
When cutting the drive unit piezoelectric element 7, the fixed unit piezoelectric element 8, and the frame member 5, the drive unit piezoelectric element 7 and the fixed unit depend on the flatness accuracy and thickness accuracy of both parts. In some cases, the uppermost layer of the piezoelectric element 8 is entirely shaved and the internal electrode 27 is exposed. In addition,
Here, it is needless to say that the driving unit piezoelectric element 7 particularly poses a problem.
【0066】そこで、図9に示すように積層型圧電素子
である駆動部圧電素子7(圧電素子8も同様)の最外層
のPZT26a,26bの厚さを他の層のPZT26よ
り厚く形成する。このようにすれば、駆動部圧電素子7
及び固定部圧電素子8とフレーム部材5の面合せて切削
加工時に、部品の平面精度が充分でない等の理由で最外
層のPZT26a,26bの研削加工量が増えても内部
電極27が露出することを防止できる。これらの最外層
のPZT26a,26bは片側(外面)に内部電極27
が設けられていないので、電圧印加時にも変位をしない
不活性層であるので、厚みが変わっても特性に影響を与
えない。Therefore, as shown in FIG. 9, the outermost PZTs 26a and 26b of the driving piezoelectric element 7 (also the piezoelectric element 8), which is a laminated piezoelectric element, are formed to be thicker than the other layers of PZT 26. By doing so, the drive unit piezoelectric element 7
In addition, when the fixed portion piezoelectric element 8 and the frame member 5 are face-to-face, the internal electrodes 27 are exposed even when the amount of grinding of the outermost PZTs 26a and 26b is increased due to insufficient planar accuracy of the parts. Can be prevented. The outermost PZTs 26a and 26b are provided with an internal electrode 27 on one side (outer surface).
Is not provided, so that it is an inactive layer that does not displace even when a voltage is applied, so that even if the thickness changes, the characteristics are not affected.
【0067】なお、活性層となる個々のPZT26の厚
さは印加電圧を可及的に低くするために薄くすることが
要求されるために、PZT26自体の厚さを厚くするこ
とは適当でない。また、上下両側の最外層(最上面層及
び最下面層)のPZT26a,26bの厚さを他の層の
PZT26より厚くすることで、圧電素子プレートの接
合時に上下いずれを上面にすることもできて接合作業が
容易になる。もっとも、上下両側の最外層のPZT26
a,26bのいずれか一方のみを厚くしても切削加工時
の内部電極の露出という問題は解決できる。Since the thickness of each PZT 26 serving as an active layer must be reduced in order to reduce the applied voltage as much as possible, it is not appropriate to increase the thickness of the PZT 26 itself. Further, by making the thickness of the outermost layers (uppermost layer and lowermost layer) PZTs 26a and 26b on both the upper and lower sides larger than the PZT 26 of the other layers, either of the upper and lower sides can be made upper when the piezoelectric element plate is joined. And joining work becomes easy. However, the outermost layer of PZT26 on both upper and lower sides
The problem that the internal electrodes are exposed during cutting can be solved even if only one of the layers a and 26b is thickened.
【0068】なお、本発明は、積層型圧電素子の積層方
向の変位(電界方向と同方向のd33方向の変位)を用
いるインクジェットヘッドに限らず、積層方向と直交す
る方向の変位(電界方向と直交する方向のd31方向の
変位)を用いるインクジェットヘッドにも適用すること
ができる。また、上記実施例では、ノズルの開口方向を
圧電素子の変位方向と同軸上にしたサイドシュータ方式
のインクジェットヘッドに適用した例で説明したが、ノ
ズルの開口方向を圧電素子の変位方向と直交する方向に
したエッジシュータ方式のインクジェットヘッドにも適
用することができる。さらに上記実施例では駆動部圧電
素子と固定部圧電素子とを交互に配列したバイピッチ構
造としたが、すべての圧電素子を駆動部とするノーマル
ピッチ構造にすることもできる。The present invention is not limited to the ink jet head using displacement of the laminated piezoelectric element in the laminating direction (displacement in the direction d33 in the same direction as the electric field direction), but also displacement in the direction perpendicular to the laminating direction (displacement in the electric field direction). The present invention can also be applied to an ink jet head using (a displacement in the direction d31 in a direction orthogonal to). Further, in the above-described embodiment, an example in which the opening direction of the nozzle is applied to a side shooter type ink jet head coaxial with the displacement direction of the piezoelectric element has been described, but the opening direction of the nozzle is orthogonal to the displacement direction of the piezoelectric element. The invention can also be applied to an ink jet head of an edge shooter type which is oriented. Further, in the above-described embodiment, the bi-pitch structure in which the drive unit piezoelectric elements and the fixed unit piezoelectric elements are alternately arranged is described. However, a normal pitch structure in which all the piezoelectric elements are the drive units may be employed.
【0069】[0069]
【発明の効果】以上説明したように、請求項1のインク
ジェットヘッドの製造方法又は請求項2のインクジェッ
トヘッドによれば、絶縁性基板上に電極用パターンと積
層型圧電素子とを設け、この積層型圧電素子及び基板表
面部に一体的にスリット加工を施して、複数の積層型圧
電素子及び各積層型圧電素子に対応する個別電極に分割
すると共に、基板上に複数の積層型圧電素子の列設方向
と直交する方向の少なくとも一方側に積層型圧電素子と
略同一高さのフレーム部材を接合してなるアクチュエー
タユニット上に、このアクチュエータユニットの各積層
型圧電素子の変位で変形される変形部を有する振動板
と、この振動板の変形部に対応する加圧液室及び加圧液
室に連通する共通インク流路を形成する液室流路形成部
材と、加圧液室に連通するノズルを形成したノズルプレ
ートとを積層接合してなる液室ユニットを接着接合して
インクジェットヘッドとしているので、高集積密度でコ
ンパクト、薄型で、部品点数が少なく、組立てが容易
で、電極の取出しが容易で、しかも高効率で信頼性の高
いインクジェットヘッドを得ることができる。As described above, according to the ink jet head manufacturing method of the first aspect or the ink jet head of the second aspect, an electrode pattern and a laminated piezoelectric element are provided on an insulating substrate, and the laminated piezoelectric element is formed. Slits are integrally formed on the surface of the piezoelectric element and the substrate to divide it into a plurality of laminated piezoelectric elements and individual electrodes corresponding to each laminated piezoelectric element, and a row of a plurality of laminated piezoelectric elements on the substrate. On an actuator unit in which a frame member having substantially the same height as the stacked piezoelectric element is joined to at least one side in a direction orthogonal to the installation direction, a deformed portion deformed by displacement of each stacked piezoelectric element of the actuator unit A pressurized liquid chamber corresponding to a deformed portion of the vibrating plate, a liquid chamber flow path forming member forming a common ink flow path communicating with the pressurized liquid chamber, and a pressurized liquid chamber. Since the liquid chamber unit and a nozzle plate formed with nozzles formed by joining laminated to be adhesively bonded are an inkjet head, a compact with a high integration density, thin, reduced number of parts, easy to assemble, extraction electrode In addition, it is possible to obtain a highly efficient and highly reliable inkjet head.
【図1】本発明の一実施例を示すインクジェットヘッド
の外観斜視図FIG. 1 is an external perspective view of an inkjet head showing one embodiment of the present invention.
【図2】図1の分解斜視図FIG. 2 is an exploded perspective view of FIG. 1;
【図3】図1のA−A線に沿う断面図FIG. 3 is a sectional view taken along the line AA in FIG. 1;
【図4】図1のB−B線に沿う断面図FIG. 4 is a sectional view taken along the line BB of FIG. 1;
【図5】アクチュエータユニットの加工及び組立て工程
の説明に供する基板の平面図FIG. 5 is a plan view of a substrate used for explaining processing and assembly steps of the actuator unit.
【図6】同じく斜視図FIG. 6 is a perspective view of the same.
【図7】同工程の説明に供する基板に圧電素子プレート
を接合した状態の斜視図FIG. 7 is a perspective view showing a state in which a piezoelectric element plate is joined to a substrate used for explaining the same process.
【図8】アクチュエータユニットの他の実施例の説明に
供する斜視図FIG. 8 is a perspective view for explaining another embodiment of the actuator unit.
【図9】アクチュエータユニットの更に他の実施例の説
明に供する模式的説明図FIG. 9 is a schematic explanatory view for explaining still another embodiment of the actuator unit.
1…アクチュエータユニット、2…液室ユニット、3…
基板、4…圧電素子列、5…フレーム部材、6…接着
剤、7…駆動部圧電素子、8…固定部圧電素子、11…
ダイアフラム部(変位部)、12…振動板、13…液室
流路形成部材、15…ノズル、16…ノズルプレート、
17…加圧液室、21…スリット溝、22…個別電極、
23…共通溝、24…共通電極、27…内部電極、2
8,29…端面電極、51,52…個別電極用パター
ン、53…共通電極用パターン、56…圧電素子プレー
ト、57,58…端面電極。1. Actuator unit, 2. Liquid chamber unit, 3.
Substrate, 4 ... piezoelectric element row, 5 ... frame member, 6 ... adhesive, 7 ... driving section piezoelectric element, 8 ... fixed section piezoelectric element, 11 ...
Diaphragm part (displacement part), 12: diaphragm, 13: liquid chamber flow path forming member, 15: nozzle, 16: nozzle plate,
17 ... pressurized liquid chamber, 21 ... slit groove, 22 ... individual electrode,
23 common groove, 24 common electrode, 27 internal electrode, 2
8, 29: End electrode, 51, 52: Pattern for individual electrode, 53: Pattern for common electrode, 56: Piezoelectric element plate, 57, 58: End electrode.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 江成 克己 (56)参考文献 特開 平6−238895(JP,A) 特開 平4−125158(JP,A) 特開 平6−198877(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/16 B41J 2/045 B41J 2/055 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page Examiner Katsumi Enari (56) References JP-A-6-238895 (JP, A) JP-A-4-125158 (JP, A) JP-A-6-198877 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B41J 2/16 B41J 2/045 B41J 2/055
Claims (2)
圧液室を加圧することによって各加圧液室に連通する各
ノズルからインク滴を噴射するインクジェットヘッドの
製造方法において、絶縁性基板上に個別電極用のスリッ
ト加工で形成される溝よりも深い共通溝を形成し、絶縁
性基板上に電極用パターンを形成すると共に積層型圧電
素子を接合した後、この積層型圧電素子及び前記基板の
表面部に一体的にスリット加工を施して、前記積層型圧
電素子及び電極用パターンを複数の積層型圧電素子及び
各積層型圧電素子に対応する個別電極に分割すると共
に、前記基板上に前記複数の積層型圧電素子の列設方向
と直交する方向の少なくとも一方側に前記積層型圧電素
子と略同一高さのフレーム部材を接合してなるアクチュ
エータユニット上に、このアクチュエータユニットの各
積層型圧電素子の変位で変形される変形部を有する振動
板と、この振動板の変形部に対応する加圧液室及び加圧
液室に連通する共通インク流路を形成する液室流路形成
部材と、前記加圧液室に連通する前記ノズルを形成した
ノズルプレートとを積層接合してなる液室ユニットを接
着接合することを特徴とするインクジェットヘッドの製
造方法。1. A method of manufacturing an ink jet head which ejects ink droplets from the nozzles communicating with each pressurized liquid chamber by pressurizing the pressurized liquid chamber by a plurality of piezoelectric elements arranged in a row, insulated Slip for individual electrodes on a flexible substrate
After forming a common groove deeper than the groove formed by the process, forming an electrode pattern on the insulating substrate and joining the multilayer piezoelectric element, the integrated piezoelectric element is integrated with the surface of the multilayer piezoelectric element and the substrate. The multi-layer piezoelectric element and the electrode pattern are divided into a plurality of multi-layer piezoelectric elements and individual electrodes corresponding to the respective multi-layer piezoelectric elements by slitting, and the plurality of multi-layer piezoelectric elements are formed on the substrate. Deformation due to displacement of each laminated piezoelectric element of this actuator unit on an actuator unit having a frame member having substantially the same height as the laminated piezoelectric element joined to at least one side in a direction orthogonal to the direction in which the elements are arranged A vibrating plate having a deformed portion, a pressurized liquid chamber corresponding to the deformed portion of the vibrating plate, and a liquid chamber flow path forming member forming a common ink flow path communicating with the pressurized liquid chamber; A method of manufacturing an ink jet head, characterized in that the adhesive bonding the liquid chamber unit formed by joining laminating a nozzle plate forming the nozzle communicating with.
圧液室を加圧することによって各加圧液室に連通する各
ノズルからインク滴を噴射するインクジェットヘッドに
おいて、このインクジェットヘッドはアクチュエータユ
ニット上に液室ユニットを積層接合してなり、前記アク
チュエータユニットは、絶縁性基板上に設けた電極用パ
ターンと積層型圧電素子が、この積層型圧電素子及び前
記基板表面部に一体的にスリット加工を施されて複数の
積層型圧電素子及び各積層型圧電素子に対応する個別電
極に分割されていると共に、前記絶縁性基板上に個別電
極用のスリット加工で形成される溝よりも深い共通溝を
有し、前記基板上に前記複数の積層型圧電素子の列設方
向と直交する方向の少なくとも一方側に前記積層型圧電
素子と略同一高さのフレーム部材が接合されてなり、前
記液室ユニットは、前記アクチュエータユニットの各積
層型圧電素子の変位で変形される変形部を有する振動板
と、この振動板の変形部に対応する加圧液室及び加圧液
室に連通する共通インク流路を形成する液室流路形成部
材と、前記加圧液室に連通する前記ノズルを形成したノ
ズルプレートとを積層接合してなることを特徴とするイ
ンクジェットヘッド。2. An ink jet head for jetting ink droplets from each nozzle communicating with each pressurized liquid chamber by pressurizing each pressurized liquid chamber with a plurality of piezoelectric elements arranged in a row. A liquid chamber unit is laminated and joined on an actuator unit, and the actuator unit includes an electrode pattern provided on an insulating substrate and a laminated piezoelectric element integrally formed on the laminated piezoelectric element and the substrate surface. The multi-layer piezoelectric element is slit and divided into a plurality of multilayer piezoelectric elements and individual electrodes corresponding to the respective multilayer piezoelectric elements, and individual electrodes are formed on the insulating substrate.
Create a common groove deeper than the groove formed by slit processing for the pole.
Has the result plurality of laminated type the multilayer piezoelectric element and the frame member substantially the same height on at least one side in the direction orthogonal to the row arrangement direction of the piezoelectric element is bonded to the substrate, the liquid chamber unit A diaphragm having a deformable portion deformed by displacement of each of the stacked piezoelectric elements of the actuator unit; a pressurized liquid chamber corresponding to the deformed portion of the vibrating plate; and a common ink flow path communicating with the pressurized liquid chamber. An ink jet head comprising: a liquid chamber flow path forming member that forms a nozzle; and a nozzle plate having the nozzles that communicate with the pressurized liquid chamber.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29984294A JP3330757B2 (en) | 1994-12-02 | 1994-12-02 | Ink jet head and method of manufacturing the same |
US08/517,719 US5818482A (en) | 1994-08-22 | 1995-08-21 | Ink jet printing head |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29984294A JP3330757B2 (en) | 1994-12-02 | 1994-12-02 | Ink jet head and method of manufacturing the same |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002132419A Division JP2003019805A (en) | 2002-05-08 | 2002-05-08 | Ink jet head and its manufacturing method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08156272A JPH08156272A (en) | 1996-06-18 |
JP3330757B2 true JP3330757B2 (en) | 2002-09-30 |
Family
ID=17877591
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29984294A Expired - Fee Related JP3330757B2 (en) | 1994-08-22 | 1994-12-02 | Ink jet head and method of manufacturing the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3330757B2 (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1067103A (en) * | 1996-08-28 | 1998-03-10 | Ricoh Co Ltd | Ink jet head and manufacture thereof, and filmy adhesive and manufacture thereof |
EP0875381B1 (en) * | 1997-04-30 | 2003-01-15 | Seiko Epson Corporation | Ink jet recording head |
KR100474831B1 (en) * | 1998-01-07 | 2005-03-08 | 삼성전자주식회사 | A piezoelectric impulse ink-jet printhead and a method for fabricating the same |
JP2927286B1 (en) | 1998-02-05 | 1999-07-28 | 日本電気株式会社 | Piezoelectric actuator and method of manufacturing the same |
JP3058143B2 (en) | 1998-02-12 | 2000-07-04 | 日本電気株式会社 | Piezoelectric actuator and method of manufacturing the same |
JPH11254670A (en) | 1998-03-10 | 1999-09-21 | Nec Corp | Ink jet head |
JP2010167719A (en) * | 2009-01-23 | 2010-08-05 | Seiko Epson Corp | Liquid injection head, liquid injection device and piezoelectric element |
JP7119413B2 (en) * | 2018-02-21 | 2022-08-17 | 株式会社リコー | Vibration plate member for head, liquid ejection head, liquid ejection unit, device for ejecting liquid |
-
1994
- 1994-12-02 JP JP29984294A patent/JP3330757B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08156272A (en) | 1996-06-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5818482A (en) | Ink jet printing head | |
JP2009196122A (en) | Inkjet head, and method for producing the same | |
JP5502020B2 (en) | Ink jet head and method of manufacturing ink jet head | |
KR20020086463A (en) | Ink-jet head and printer | |
US6695439B2 (en) | Piezoelectric transducer and liquid droplet ejection device | |
JP3330757B2 (en) | Ink jet head and method of manufacturing the same | |
EP1083048A1 (en) | Ink jet recording head and manufacturing method thereof | |
JP3231523B2 (en) | On-demand type inkjet head | |
JP3176245B2 (en) | Inkjet head | |
JP2003019805A (en) | Ink jet head and its manufacturing method | |
JP3108930B2 (en) | Ink jet head and method of manufacturing the same | |
JP3311514B2 (en) | Ink jet head and method of manufacturing the same | |
JP2001071490A (en) | Ink-jet recording device | |
JP4138155B2 (en) | Method for manufacturing liquid discharge head | |
JP3539653B2 (en) | Inkjet head | |
JP3298755B2 (en) | Method of manufacturing inkjet head | |
JPH08164607A (en) | Ink jet head | |
JP3595129B2 (en) | Inkjet head | |
JPH11245406A (en) | Ink-jet head | |
JPH10119263A (en) | Ink jet head | |
JP3495175B2 (en) | Inkjet head | |
JP4284739B2 (en) | Piezoelectric head device for piezoelectric ink jet printer and method for manufacturing the same | |
JP2000334949A (en) | Ink jet head | |
JP2946735B2 (en) | Inkjet head | |
JP2024047748A (en) | Liquid ejection head |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070719 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 6 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080719 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090719 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090719 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 8 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100719 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110719 Year of fee payment: 9 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |