JPH0796301B2 - セラミックインクジェットヘッドとその製造方法 - Google Patents
セラミックインクジェットヘッドとその製造方法Info
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- JPH0796301B2 JPH0796301B2 JP61150383A JP15038386A JPH0796301B2 JP H0796301 B2 JPH0796301 B2 JP H0796301B2 JP 61150383 A JP61150383 A JP 61150383A JP 15038386 A JP15038386 A JP 15038386A JP H0796301 B2 JPH0796301 B2 JP H0796301B2
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Classifications
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- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
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- B41J2/14209—Structure of print heads with piezoelectric elements of finger type, chamber walls consisting integrally of piezoelectric material
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- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
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- C04B41/5194—Metallisation of multilayered ceramics, e.g. for the fabrication of multilayer ceramic capacitors
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- C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
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- C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、各種のプリンタやファクシミリ装置におい
て使用されるインクジェットヘッドとその製造方法に関
し、特に、電気機械変換材料を用いてインクにパルス圧
力を作用させ、インク噴射を行うドロップオンディマン
ド型のインクジェットヘッドとその製造方法に関する。
て使用されるインクジェットヘッドとその製造方法に関
し、特に、電気機械変換材料を用いてインクにパルス圧
力を作用させ、インク噴射を行うドロップオンディマン
ド型のインクジェットヘッドとその製造方法に関する。
（従来の技術） オンディマンド型インクジェットにおいてインクにパル
ス圧力を作用させる方法としては、ダイヤフラム方式が
広く知られている。すなわち、インクジェットヘッド内
にあるインク室の壁を構成している金属もしくはガラス
等の板に、矩形もしくは円形に形成された平板状の電気
機械変換素子を貼り付けてダイヤフラムを形成する。前
記電気機械変換素子を、その厚み方向への電圧印加によ
り面方向に収縮変形させると、ダイヤフラムを形成して
いるインク室の壁はインク室内に向って湾曲する。その
結果、パルス圧力が作用してインク室内のインクはイン
ク室外に押し出される。
ス圧力を作用させる方法としては、ダイヤフラム方式が
広く知られている。すなわち、インクジェットヘッド内
にあるインク室の壁を構成している金属もしくはガラス
等の板に、矩形もしくは円形に形成された平板状の電気
機械変換素子を貼り付けてダイヤフラムを形成する。前
記電気機械変換素子を、その厚み方向への電圧印加によ
り面方向に収縮変形させると、ダイヤフラムを形成して
いるインク室の壁はインク室内に向って湾曲する。その
結果、パルス圧力が作用してインク室内のインクはイン
ク室外に押し出される。
（発明が解決しようとする問題点） 前記のパルス圧力発生手段においては、電気機械変換素
子をインク室壁の所定の位置に精密にかつ十分な接着強
度をもって貼り付けることが重要である。しかし、電気
機械変換素子はインク室の壁の外側に固定させるため、
壁の内側のインク室に対応した位置に電気機械変換素子
を精度よく固定することは困難であった。また、接着部
分の接着層の厚みや接着強度を常に指定範囲内に再現す
るために厳しい工程管理が実施されるが、それでも接着
状態のばらつきによるインク噴射特性のばらつきを押え
ることは困難であり、このような接着工程は除去するこ
とが強く望まれていた。
子をインク室壁の所定の位置に精密にかつ十分な接着強
度をもって貼り付けることが重要である。しかし、電気
機械変換素子はインク室の壁の外側に固定させるため、
壁の内側のインク室に対応した位置に電気機械変換素子
を精度よく固定することは困難であった。また、接着部
分の接着層の厚みや接着強度を常に指定範囲内に再現す
るために厳しい工程管理が実施されるが、それでも接着
状態のばらつきによるインク噴射特性のばらつきを押え
ることは困難であり、このような接着工程は除去するこ
とが強く望まれていた。
また、前記のパルス圧力発生手段によりインクに作用す
る圧力やノズルから噴射するインクの体積は電気機械変
換素子に印加する電圧値に依存している。従来のオンデ
ィマンド型インクジェットヘッドにおいては、十分な大
きさの圧力をインクに作用させ必要なインク体積をノズ
ルより噴射させるために、印加パルスの電圧値は50Vな
いし300Vといった高い値にする必要があった。しかし、
駆動回路の高信頼化あるいは低価格化という観点からは
50V以下の低電圧化が強く望まれていた。
る圧力やノズルから噴射するインクの体積は電気機械変
換素子に印加する電圧値に依存している。従来のオンデ
ィマンド型インクジェットヘッドにおいては、十分な大
きさの圧力をインクに作用させ必要なインク体積をノズ
ルより噴射させるために、印加パルスの電圧値は50Vな
いし300Vといった高い値にする必要があった。しかし、
駆動回路の高信頼化あるいは低価格化という観点からは
50V以下の低電圧化が強く望まれていた。
前記低電圧化を実現するものとして、厚みを薄くし厚み
方向の電極間隔を狭めた電気機械変換素子を厚み方向に
多数積層した、いわゆる積層アクチュエータが知られて
いる。この積層アクチュエータをインク室の壁の外部に
接着することにより低電圧駆動が可能なドロップオンデ
ィマンド型インクジェットヘッドの実現が期待される
が、この場合でも、インク室形状に対して定められた接
着位置に積層アクチュエータを常に精度よく固定するこ
との困難性や、接着状態に依存したインク噴射特性のば
らつきといった問題は未解決のままであった。
方向の電極間隔を狭めた電気機械変換素子を厚み方向に
多数積層した、いわゆる積層アクチュエータが知られて
いる。この積層アクチュエータをインク室の壁の外部に
接着することにより低電圧駆動が可能なドロップオンデ
ィマンド型インクジェットヘッドの実現が期待される
が、この場合でも、インク室形状に対して定められた接
着位置に積層アクチュエータを常に精度よく固定するこ
との困難性や、接着状態に依存したインク噴射特性のば
らつきといった問題は未解決のままであった。
（問題点を解決するための手段） 本願第１の発明によれば、電気機械変換特性を有するセ
ラミック材料からなり、内部にインク供給口から圧力室
を通ってノズルに連通するインク流路が形成されたセラ
ミックインクジェットヘッドであって、複数のインク流
路よりなり、いずれのインク流路もインク流路に平行か
つ圧力室の壁を構成するセラミック体の厚み方向に一定
間隔にて配置された平面状電極を前記セラミック体の外
表面に外部電極として１枚、内部に内部電極として少な
くとも２枚有しており、外部電極および外表面側から数
えて偶数番目の内部電極よりなる第１の電極群は電極端
子部を介して第１のスルーホールに、外表面側から数え
て奇数番目の内部電極よりなる第２の電極群（電極が１
枚の場合も含む）は電極端子部を介して第２のスルーホ
ールに接続され、第１もしくは第２の電極群のいずれか
一方は同一平面状に存在する電極が引き出し電極によっ
て接続された形状の電極よりなり、電極を挟んで隣接し
たセラミック体は厚み方向に互いに180゜逆に分極され
ていることを特徴としたセラミックインクジェットヘッ
ドが得られる。
ラミック材料からなり、内部にインク供給口から圧力室
を通ってノズルに連通するインク流路が形成されたセラ
ミックインクジェットヘッドであって、複数のインク流
路よりなり、いずれのインク流路もインク流路に平行か
つ圧力室の壁を構成するセラミック体の厚み方向に一定
間隔にて配置された平面状電極を前記セラミック体の外
表面に外部電極として１枚、内部に内部電極として少な
くとも２枚有しており、外部電極および外表面側から数
えて偶数番目の内部電極よりなる第１の電極群は電極端
子部を介して第１のスルーホールに、外表面側から数え
て奇数番目の内部電極よりなる第２の電極群（電極が１
枚の場合も含む）は電極端子部を介して第２のスルーホ
ールに接続され、第１もしくは第２の電極群のいずれか
一方は同一平面状に存在する電極が引き出し電極によっ
て接続された形状の電極よりなり、電極を挟んで隣接し
たセラミック体は厚み方向に互いに180゜逆に分極され
ていることを特徴としたセラミックインクジェットヘッ
ドが得られる。
また、本願第２の発明によれば、感光性樹脂シートをイ
ンク供給口から圧力室を通ってノズルに連通するインク
流路の平面形状に合わせて成形し空孔母型を作成する工
程と、電気機械変換特性を有するセラミック材料から成
るグリーンシート上に電極端子部を有する引出し電極を
持った第１の電極を導電ペーストを用いて形成し第１電
極グリーンシートとする工程と、前記グリーンシート上
に電極端子部を有する引出し電極を持った第２の電極を
導電ペーストを用いて形成し第２電極グリーンシートと
する工程と、前記第１及び第２電極グリーンシートの前
記２種類の電極端子部の中央及び前記中央に相当する位
置に第１および第２のスルーホールを形成する工程と、
少なくとも１枚のグリーンシート上に前記空孔母型を、
前記空孔母型上に電極のない面が空孔母型に接し、かつ
圧力室が形成される位置に電極が配置されるように前記
第１及び第２電極グリーンシートを交互に少なくとも３
層以上積層し、圧着して積層体を形成する工程と、前記
電極端子部に形成された前記第１および第２のスルーホ
ールに導電ペーストを充填しそれぞれ前記第１の電極は
第１のスルーホールと、前記第２の電極は第２のスルー
ホールと接続する工程と、前記積層体を酸化雰囲気中で
焼結することで空孔母型を分解消失させて空孔とする工
程と、前記スルーホール内に形成された電極間に電圧を
印加し前記第１及び第２の電極の間の前記セラミック材
料を前記第１及び第２の電極の一方から他方に向けて前
記電極に垂直な方向に分極させる工程とから成ることを
特徴としたセラミックインクジェットヘッドの製造方法
が得られる。
ンク供給口から圧力室を通ってノズルに連通するインク
流路の平面形状に合わせて成形し空孔母型を作成する工
程と、電気機械変換特性を有するセラミック材料から成
るグリーンシート上に電極端子部を有する引出し電極を
持った第１の電極を導電ペーストを用いて形成し第１電
極グリーンシートとする工程と、前記グリーンシート上
に電極端子部を有する引出し電極を持った第２の電極を
導電ペーストを用いて形成し第２電極グリーンシートと
する工程と、前記第１及び第２電極グリーンシートの前
記２種類の電極端子部の中央及び前記中央に相当する位
置に第１および第２のスルーホールを形成する工程と、
少なくとも１枚のグリーンシート上に前記空孔母型を、
前記空孔母型上に電極のない面が空孔母型に接し、かつ
圧力室が形成される位置に電極が配置されるように前記
第１及び第２電極グリーンシートを交互に少なくとも３
層以上積層し、圧着して積層体を形成する工程と、前記
電極端子部に形成された前記第１および第２のスルーホ
ールに導電ペーストを充填しそれぞれ前記第１の電極は
第１のスルーホールと、前記第２の電極は第２のスルー
ホールと接続する工程と、前記積層体を酸化雰囲気中で
焼結することで空孔母型を分解消失させて空孔とする工
程と、前記スルーホール内に形成された電極間に電圧を
印加し前記第１及び第２の電極の間の前記セラミック材
料を前記第１及び第２の電極の一方から他方に向けて前
記電極に垂直な方向に分極させる工程とから成ることを
特徴としたセラミックインクジェットヘッドの製造方法
が得られる。
（作用） 本願発明によれば、セラミックグリーンシートと空孔母
型とを積層してインクジェットヘッドを作成する過程
で、電極パターンを形成したセラミックグリーンシート
を多数積層することにより、低電圧駆動が可能な積層ア
クチュエータを一体に内蔵したインクジェットヘッドを
得ることができる。内蔵された積層アクチュエータは、
インク室の壁と一体となってパルス圧力発生用のダイヤ
フラムを形成する。このような構造のダイヤフラムは、
応答性が極めて速くなり、圧力パルスも強力なものが得
られるため、インクジェット動作の高速化および安定化
のために極めて有効であることが確認された。さらに、
積層アクチュエータを一体に内蔵させることにより、接
着状態のばらつきとか接着位置のずれ等の問題を考慮す
る必要が殆んどなくなり、インク噴射特性が揃ったイン
クジェットヘッドを得ることが可能になった。
型とを積層してインクジェットヘッドを作成する過程
で、電極パターンを形成したセラミックグリーンシート
を多数積層することにより、低電圧駆動が可能な積層ア
クチュエータを一体に内蔵したインクジェットヘッドを
得ることができる。内蔵された積層アクチュエータは、
インク室の壁と一体となってパルス圧力発生用のダイヤ
フラムを形成する。このような構造のダイヤフラムは、
応答性が極めて速くなり、圧力パルスも強力なものが得
られるため、インクジェット動作の高速化および安定化
のために極めて有効であることが確認された。さらに、
積層アクチュエータを一体に内蔵させることにより、接
着状態のばらつきとか接着位置のずれ等の問題を考慮す
る必要が殆んどなくなり、インク噴射特性が揃ったイン
クジェットヘッドを得ることが可能になった。
（実施例） 以下に、この発明について図面を参照しながら詳細に説
明する。
明する。
第１図は、本願第１の発明によるセラミックインクジェ
ットヘッドの一実施例の部分断面図を含む斜視図であ
る。インクは、図示されていない外部インク溜めより導
管等によって接続口105に導かれ、共通インク室104を経
てインク供給口101、圧力室102を通ってノズル103より
外部に噴射される。この実施例では、共通インク室104
よりノズル103に至るインク経路が４本平行に形成され
た４ノズルヘッドが示されているが、ノズル数の選択は
所要の記録速度を満足するように任意に行なわれる。こ
のインクジェットヘッドは電極材料を除いて全体が電気
機械変換特性を有するセラミック材料から成っている。
第１図では、ヘッドは薄いセラミック板の積層構造を有
することが示されており、電気機械変換特性を有する複
数種のセラミック材料を用いて複合化することができ
る。全体を同一のセラミック材料で構成した場合は、各
層間のセラミック材料間の境界は一体化して識別できな
い。第１図において、圧力室102の上側の壁は複数のセ
ラミック層106から成っている。この実施例では４層の
場合を示してあるが、これに限定されるものではなく、
層の厚みや電極面積に応じて積層数は任意に選択され
る。各セラミック層106の上面には電極が形成されてい
る。これらの電極は、圧力室102の壁を変形させるため
の駆動電極107と、前記駆動電極107を図示されていない
駆動回路に接続するための引き出し電極とから成ってい
る。駆動電極107はどのセラミック層106の表面において
も、全く同一のパターンで形成され、上下方向に重なる
ように配置されている。一方、前記引き出し電極は奇数
層との間ではそれぞれ第２図（ａ）および（ｂ）に示し
たように異なっている。すなわち、圧力室員102に近い
側から数えて第１層目および第３層目の電極パターンは
第２図（ａ）に示すように、各駆動電極107を電気的に
接続しさらに外部駆動回路に接続するための引き出し電
極108および109を有するものになっている。また、第２
図（ｂ）は第２層目および第４層目の電極パターンを示
したもので、駆動電極107より個々に外部駆動回路に接
続するための引き出し電極110が伸びた形状になってい
る。第２図で示した２つの電極パターンは、第３図に示
すように、交互に上下方向に積層される。奇数層および
偶数層の電極はそれぞれ引き出し線109および110の先端
の電極端子部111および112において電気的に接続されて
いる。この接続は本実施例においては次のように積層方
向に行なわれる。すなわち、電極端子部111および112に
は中央部分にセラミック層を貫通するスルーホール113
を形成しておき、これらをセラミック層の積層体を焼結
する前か焼結した後に前記スルーホールに導電ペースト
を充填することにより電気的な接続を得ている。
ットヘッドの一実施例の部分断面図を含む斜視図であ
る。インクは、図示されていない外部インク溜めより導
管等によって接続口105に導かれ、共通インク室104を経
てインク供給口101、圧力室102を通ってノズル103より
外部に噴射される。この実施例では、共通インク室104
よりノズル103に至るインク経路が４本平行に形成され
た４ノズルヘッドが示されているが、ノズル数の選択は
所要の記録速度を満足するように任意に行なわれる。こ
のインクジェットヘッドは電極材料を除いて全体が電気
機械変換特性を有するセラミック材料から成っている。
第１図では、ヘッドは薄いセラミック板の積層構造を有
することが示されており、電気機械変換特性を有する複
数種のセラミック材料を用いて複合化することができ
る。全体を同一のセラミック材料で構成した場合は、各
層間のセラミック材料間の境界は一体化して識別できな
い。第１図において、圧力室102の上側の壁は複数のセ
ラミック層106から成っている。この実施例では４層の
場合を示してあるが、これに限定されるものではなく、
層の厚みや電極面積に応じて積層数は任意に選択され
る。各セラミック層106の上面には電極が形成されてい
る。これらの電極は、圧力室102の壁を変形させるため
の駆動電極107と、前記駆動電極107を図示されていない
駆動回路に接続するための引き出し電極とから成ってい
る。駆動電極107はどのセラミック層106の表面において
も、全く同一のパターンで形成され、上下方向に重なる
ように配置されている。一方、前記引き出し電極は奇数
層との間ではそれぞれ第２図（ａ）および（ｂ）に示し
たように異なっている。すなわち、圧力室員102に近い
側から数えて第１層目および第３層目の電極パターンは
第２図（ａ）に示すように、各駆動電極107を電気的に
接続しさらに外部駆動回路に接続するための引き出し電
極108および109を有するものになっている。また、第２
図（ｂ）は第２層目および第４層目の電極パターンを示
したもので、駆動電極107より個々に外部駆動回路に接
続するための引き出し電極110が伸びた形状になってい
る。第２図で示した２つの電極パターンは、第３図に示
すように、交互に上下方向に積層される。奇数層および
偶数層の電極はそれぞれ引き出し線109および110の先端
の電極端子部111および112において電気的に接続されて
いる。この接続は本実施例においては次のように積層方
向に行なわれる。すなわち、電極端子部111および112に
は中央部分にセラミック層を貫通するスルーホール113
を形成しておき、これらをセラミック層の積層体を焼結
する前か焼結した後に前記スルーホールに導電ペースト
を充填することにより電気的な接続を得ている。
前記の電極積層部分を積層アクチュエーターとして機能
させるためには、電極間のセラミック層を予め分極して
おく必要がある。この分極は、従来の積層アクチュエー
ターの場合と同様な方法に従って行なわれるが、本実施
例の場合、二つの電極端子部111と112との間に所定の高
電圧を短時間印加することにより行なわれる。この結
果、駆動電極107に挟まれた部分のセラミック層は電極
に垂直な方向に分極され、かつ分極の向きは層毎に逆向
きとなる。
させるためには、電極間のセラミック層を予め分極して
おく必要がある。この分極は、従来の積層アクチュエー
ターの場合と同様な方法に従って行なわれるが、本実施
例の場合、二つの電極端子部111と112との間に所定の高
電圧を短時間印加することにより行なわれる。この結
果、駆動電極107に挟まれた部分のセラミック層は電極
に垂直な方向に分極され、かつ分極の向きは層毎に逆向
きとなる。
なお、電極端子部111と112の間に電圧パルスを印加する
ことで、インクジェットヘッドを駆動することができ
る。
ことで、インクジェットヘッドを駆動することができ
る。
次に、本願第２の発明によるインクジェットヘッドの製
造方法について図面を参照しながら詳細に説明する。
造方法について図面を参照しながら詳細に説明する。
第４図（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）は、こ
の発明による製造方法の一実施例として、流路形状に合
わせた空孔母型の形成から焼結に至るまでの工程を説明
するための工程図である。空孔母型の形成は、まず第４
図（ａ）に示したように、ポリエステルフィルム等のキ
ャリアフィルム114上に感光性樹脂115を所定の厚さに均
一に塗布して作成した感光性樹脂シート116の上に、流
路形状と同一のパターンが形成されたフォトマスク117
を重ね、光を照射して露光を行なう。次に、第４図
（ｂ）に示したように、現像処理を行なって所定の空孔
母型118を形成する。
の発明による製造方法の一実施例として、流路形状に合
わせた空孔母型の形成から焼結に至るまでの工程を説明
するための工程図である。空孔母型の形成は、まず第４
図（ａ）に示したように、ポリエステルフィルム等のキ
ャリアフィルム114上に感光性樹脂115を所定の厚さに均
一に塗布して作成した感光性樹脂シート116の上に、流
路形状と同一のパターンが形成されたフォトマスク117
を重ね、光を照射して露光を行なう。次に、第４図
（ｂ）に示したように、現像処理を行なって所定の空孔
母型118を形成する。
次の第４図（ｃ）に示した積層工程においては、空孔母
型118を内部に挟み込むようにセラミックグリーンシー
トを積層する。ここで使用するセラミックグリーンシー
トは、一般的な方法に従ってセラミック粉末と有機バイ
ンダー、可塑剤、溶剤等とを混合分散することにより混
漿状態としたものを、ドクターブレード法、キャスティ
ング法等の広く知られた塗布方法により、プラスチック
フィルムガラス板、金属シート等の基板上に所定の厚さ
に塗布し乾燥することによって作成する。乾燥後、基板
から剥離したセラミックグリーンシートは、打ち抜き或
いは切断等により所定の寸法形状に仕上げられ、さらに
必要に応じてパンチング等によるスルーホールの形成や
導電ペーストを用いた印刷による表面電極の形成を行な
う。この実施例においては、先に第２図（ａ）および
（ｂ）に示した異なった電極パターン119aおよび119bが
表面に形成された２種のグリーンシート120aおよび120b
が各々２枚ずつ交互に積層されている。これ等の表面に
電極を有するグリーンシートはさらに、先に第３図に示
したように、電極端子部111および112の中央に対応する
位置にスルーホール113が形成されている。
型118を内部に挟み込むようにセラミックグリーンシー
トを積層する。ここで使用するセラミックグリーンシー
トは、一般的な方法に従ってセラミック粉末と有機バイ
ンダー、可塑剤、溶剤等とを混合分散することにより混
漿状態としたものを、ドクターブレード法、キャスティ
ング法等の広く知られた塗布方法により、プラスチック
フィルムガラス板、金属シート等の基板上に所定の厚さ
に塗布し乾燥することによって作成する。乾燥後、基板
から剥離したセラミックグリーンシートは、打ち抜き或
いは切断等により所定の寸法形状に仕上げられ、さらに
必要に応じてパンチング等によるスルーホールの形成や
導電ペーストを用いた印刷による表面電極の形成を行な
う。この実施例においては、先に第２図（ａ）および
（ｂ）に示した異なった電極パターン119aおよび119bが
表面に形成された２種のグリーンシート120aおよび120b
が各々２枚ずつ交互に積層されている。これ等の表面に
電極を有するグリーンシートはさらに、先に第３図に示
したように、電極端子部111および112の中央に対応する
位置にスルーホール113が形成されている。
第４図（ｃ）において、グリーンシート121は表面電極
やスルーホールを持たないが、外形寸法はグリーンシー
ト120aおよび120bと同一に作られる。これ等のグリーン
シート120a、120bおよび121はキャリアフィルムから剥
離した空孔母型118と共に、圧着用の金型の中に所定の
順番で積層されさらに圧力が加えられ、第４図（ｄ）に
示すように一体化する。この圧着工程では必要に応じて
圧力とともに熱が加えられる。この圧着により、グリー
ンシートは局部的に流動し、空孔母型を完全に包み込む
ように変形し、第４図（ｅ）に示す形となる。
やスルーホールを持たないが、外形寸法はグリーンシー
ト120aおよび120bと同一に作られる。これ等のグリーン
シート120a、120bおよび121はキャリアフィルムから剥
離した空孔母型118と共に、圧着用の金型の中に所定の
順番で積層されさらに圧力が加えられ、第４図（ｄ）に
示すように一体化する。この圧着工程では必要に応じて
圧力とともに熱が加えられる。この圧着により、グリー
ンシートは局部的に流動し、空孔母型を完全に包み込む
ように変形し、第４図（ｅ）に示す形となる。
このようにして作られた積層体122は必要に応じて所定
の寸法に切断した後、脱バインダー処理を施こす。すな
わち、酸化雰囲気中でゆっくり加熱することにより、空
孔母型を形成する樹脂や、セラミックグリーンシート中
にある有機物を分解消失させる。通常これ等の有機物は
500℃ないし600℃の温度で完全に分解し酸化するが、急
激な温度上昇を行なうと積層体が破損する。このため、
温度上昇速度を25℃／時間以下に抑え、さらに、500℃
ないし600℃に充分長い時間保持することで有機物を完
全に消失させる。この結果、積層体122内部の空孔母型1
18は消滅し、その跡は空孔となってインク流路が形成さ
れる。
の寸法に切断した後、脱バインダー処理を施こす。すな
わち、酸化雰囲気中でゆっくり加熱することにより、空
孔母型を形成する樹脂や、セラミックグリーンシート中
にある有機物を分解消失させる。通常これ等の有機物は
500℃ないし600℃の温度で完全に分解し酸化するが、急
激な温度上昇を行なうと積層体が破損する。このため、
温度上昇速度を25℃／時間以下に抑え、さらに、500℃
ないし600℃に充分長い時間保持することで有機物を完
全に消失させる。この結果、積層体122内部の空孔母型1
18は消滅し、その跡は空孔となってインク流路が形成さ
れる。
脱バインダー処理が行なわれた積層体122は、続いて所
定の温度で焼成して磁器化し、その後必要に応じて所定
の外形寸法に切断し、またノズル端面の研磨仕上げを施
こしてインクジェットヘッドが得られる。
定の温度で焼成して磁器化し、その後必要に応じて所定
の外形寸法に切断し、またノズル端面の研磨仕上げを施
こしてインクジェットヘッドが得られる。
グリーンシートを構成するセラミック粉体としては、Pb
TiO3−PbZrO3系の圧電材料を用いた。電極材料として
は、Ab/Pdの比率が70/30（重量比）の導電ペーストを用
いた。空孔母型用の感光性樹脂にはアクリル系光硬化性
のものを使用し、紫外線による露光の後、メチルエチル
ケトンを用いて現像した。
TiO3−PbZrO3系の圧電材料を用いた。電極材料として
は、Ab/Pdの比率が70/30（重量比）の導電ペーストを用
いた。空孔母型用の感光性樹脂にはアクリル系光硬化性
のものを使用し、紫外線による露光の後、メチルエチル
ケトンを用いて現像した。
セリミックグリーンシートと空孔母型との圧着は、110
℃の加熱温度のもとで、250kg/cm2の圧力を30分間印加
して行なった。
℃の加熱温度のもとで、250kg/cm2の圧力を30分間印加
して行なった。
脱バインダー処理は、空気中で５℃／時間の昇温速度で
加熱した後、500℃に３時間保持して行なった。この処
理に続く焼結は空気中で1150℃に２時間保持して行なっ
た。
加熱した後、500℃に３時間保持して行なった。この処
理に続く焼結は空気中で1150℃に２時間保持して行なっ
た。
グリーンシート及び感光性樹脂は、厚さがいずれも約10
0μｍのものを用いた。焼結後、ノズルの寸法は約80μ
ｍ角となり、また、焼結体内部の流路の高さも約80μｍ
となった。以上の条件のもとで先に第１図に示した構造
のヘッドを試作した結果、安定なインク噴射動作が得ら
れた。また、４つの各ノズルから噴射したインク滴の体
積および飛翔速度が揃うようにパルス電圧を調整した結
果電圧値のばらつきは34Vから37Vの範囲に収まり、各ノ
ズル間の噴射特性の均一性が非常によいことが確認され
た。
0μｍのものを用いた。焼結後、ノズルの寸法は約80μ
ｍ角となり、また、焼結体内部の流路の高さも約80μｍ
となった。以上の条件のもとで先に第１図に示した構造
のヘッドを試作した結果、安定なインク噴射動作が得ら
れた。また、４つの各ノズルから噴射したインク滴の体
積および飛翔速度が揃うようにパルス電圧を調整した結
果電圧値のばらつきは34Vから37Vの範囲に収まり、各ノ
ズル間の噴射特性の均一性が非常によいことが確認され
た。
比較のため、電極積層数が第１図の実施例の場合の半分
すなわち２層のインクジェットヘッドも試作した結果、
安定かつ特性の揃ったインク噴射を行なわせるために必
要な印加電圧は、55Vから70Vと大きく、ばらつきの範囲
も広がった。
すなわち２層のインクジェットヘッドも試作した結果、
安定かつ特性の揃ったインク噴射を行なわせるために必
要な印加電圧は、55Vから70Vと大きく、ばらつきの範囲
も広がった。
（発明の効果） 以上のように本願発明の製造法によれば電気機械変換素
子を厚み方向に多数積層した積層アクチュエーターを一
体的に内蔵したセラミックインクジェットヘッドが得ら
れた。従来法における個別部品としての積層アクチュエ
ーターを組み付ける場合と比べると、積層アクチュエー
ターの位置精度をより高くでき、噴射特性の均一性に優
れたインクジェットヘッドが得られた。その上、製造技
術的には何らの熟練を必要とするものではなく、容易に
製造でき、しかも量産性に優れている。このためデバイ
スコストの大巾な低減が可能となった。さらに、積層ア
クチュエーターの使用により駆動電圧を大巾にすること
ができ、駆動回路が簡単になり信頼性が向上するととも
に、一層のコスト低減が可能になった。
子を厚み方向に多数積層した積層アクチュエーターを一
体的に内蔵したセラミックインクジェットヘッドが得ら
れた。従来法における個別部品としての積層アクチュエ
ーターを組み付ける場合と比べると、積層アクチュエー
ターの位置精度をより高くでき、噴射特性の均一性に優
れたインクジェットヘッドが得られた。その上、製造技
術的には何らの熟練を必要とするものではなく、容易に
製造でき、しかも量産性に優れている。このためデバイ
スコストの大巾な低減が可能となった。さらに、積層ア
クチュエーターの使用により駆動電圧を大巾にすること
ができ、駆動回路が簡単になり信頼性が向上するととも
に、一層のコスト低減が可能になった。
第１図は本願第１の発明によるセラミックインクジェッ
トヘッドの一実施例部分断面図を含む斜視図、第２図は
本願第１の発明によるインクジェットヘッドの積層電極
間の奇数層および偶数層における電極パターンの一実施
例を示す斜視図、第３図は本願第１の発明によるインク
ジェットヘッドにおける電極の積層状態の一実施例を示
す斜視図、第４図は本願第２の発明による製造方法の製
造工程の一実施例を示す工程図であり、それぞれ、 101……インク供給口、102……圧力室、103……ノズ
ル、104……共通インク室、105……接続口、106……セ
ラミック層、107……駆動電極、108,109および110……
引き出し電極、111および112……電極端子部、113……
スルーホール、114……キャリアフィルム、115……感光
性樹脂、116……感光性樹脂シート、117……フォトマス
ク、118……空孔母型、119aおよび119b……電極パター
ン、120aおよび120b……グリーンシート、121……グリ
ーンシート、122……積層体、 を表わす。
トヘッドの一実施例部分断面図を含む斜視図、第２図は
本願第１の発明によるインクジェットヘッドの積層電極
間の奇数層および偶数層における電極パターンの一実施
例を示す斜視図、第３図は本願第１の発明によるインク
ジェットヘッドにおける電極の積層状態の一実施例を示
す斜視図、第４図は本願第２の発明による製造方法の製
造工程の一実施例を示す工程図であり、それぞれ、 101……インク供給口、102……圧力室、103……ノズ
ル、104……共通インク室、105……接続口、106……セ
ラミック層、107……駆動電極、108,109および110……
引き出し電極、111および112……電極端子部、113……
スルーホール、114……キャリアフィルム、115……感光
性樹脂、116……感光性樹脂シート、117……フォトマス
ク、118……空孔母型、119aおよび119b……電極パター
ン、120aおよび120b……グリーンシート、121……グリ
ーンシート、122……積層体、 を表わす。
Claims (2)
- 【請求項１】電気機械変換特性を有する一体に焼結され
たセラミック材料からなり、内部にインク供給口から圧
力室を通ってノズルに連通するインク流路が形成された
セラミックインクジェットヘッドであって、複数のイン
ク流路を有し、いずれのインク流路もインク流路に平行
かつ圧力室の壁を構成するセラミック体の厚み方向に一
定間隔にて配置された平面状電極を前記セラミック体の
外表面に外部電極として１枚、内部に内部電極として少
なくとも２枚有しており、外部電極および外表面側から
数えて偶数番目の内部電極よりなる第１の電極群は電極
端子部を介して第１のスルーホールに、外表面側から数
えて奇数番目の内部電極よりなる第２の電極群（電極が
１枚の場合も含む）は電極端子部を介して第２のスルー
ホールに接続され、第１もしくは第２の電極群のいずれ
か一方は同一平面状に存在する電極が引き出し電極によ
って接続された形状の電極よりなり、電極を挟んで隣接
したセラミック体は厚み方向に互いに180゜逆に分極さ
れていることを特徴としたセラミックインクジェットヘ
ッド。 - 【請求項２】感光性樹脂シートをインク供給口から圧力
室を通ってノズルに連通するインク流路の平面形状に合
わせて成形し空孔母型を作成する工程と、電気機械変換
特性を有するセラミック材料から成るグリーンシート上
に電極端子部を有する引出し電極を持った第１の電極を
導電ペーストを用いて形成し第１電極グリーンシートと
する工程と、前記グリーンシート上に電極端子部を有す
る引出し電極を持った第２の電極を導電ペーストを用い
て形成し第２電極グリーンシートとする工程と、前記第
１及び第２電極グリーンシートの前記２種類の電極端子
部の中央及び前記中央に相当する位置に第１および第２
のスルーホールを形成する工程と、少なくとも１枚のグ
リーンシート上に前記空孔母型を、前記空孔母型上に電
極のない面が空孔母型に接し、かつ圧力室が形成される
位置に電極が配置されるように前記第１及び第２電極グ
リーンシートを交互に少なくとも３層以上積層し、圧着
して積層体を形成する工程と、前記電極端子部に形成さ
れた前記第１および第２のスルーホールに導電ペースト
を充填しそれぞれ前記第１の電極は第１のスルーホール
と、前記第２の電極は第２のスルーホールと接続する工
程と、前記積層体を酸化雰囲気中で焼結することで空孔
母型を分解消失させて空孔とする工程と、前記スルーホ
ール内に形成された電極間に電圧を印加し前記第１及び
第２の電極の間の前記セラミック材料を前記第１及び第
２の電極の一方から他方に向けて前記電極に垂直な方向
に分解させる工程とから成ることを特徴としたセラミッ
クインクジェットヘッドの製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61150383A JPH0796301B2 (ja) | 1986-06-25 | 1986-06-25 | セラミックインクジェットヘッドとその製造方法 |
| US06/923,105 US4766671A (en) | 1985-10-29 | 1986-10-24 | Method of manufacturing ceramic electronic device |
| EP86308344A EP0220959B1 (en) | 1985-10-29 | 1986-10-27 | Ceramic electronic device and method of manufacturing the same |
| DE8686308344T DE3688356T2 (de) | 1985-10-29 | 1986-10-27 | Elektronische keramische vorrichtung und zugehoeriges herstellungsverfahren. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61150383A JPH0796301B2 (ja) | 1986-06-25 | 1986-06-25 | セラミックインクジェットヘッドとその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS634959A JPS634959A (ja) | 1988-01-09 |
| JPH0796301B2 true JPH0796301B2 (ja) | 1995-10-18 |
Family
ID=15495796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61150383A Expired - Lifetime JPH0796301B2 (ja) | 1985-10-29 | 1986-06-25 | セラミックインクジェットヘッドとその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0796301B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6719412B2 (en) | 2001-06-14 | 2004-04-13 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Piezoelectric actuator and ink ejector using the piezoelectric actuator |
| US6913349B2 (en) | 2002-02-18 | 2005-07-05 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Ink-jet head and ink-jet printer having ink-jet head |
| JP2006137043A (ja) * | 2004-11-11 | 2006-06-01 | Ricoh Co Ltd | 液滴吐出ヘッド、ヘッド駆動装置、液体カートリッジ及び画像形成装置 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0528637U (ja) * | 1991-03-08 | 1993-04-16 | シチズン時計株式会社 | インクジエツトヘツドの駆動電極引き出し構造 |
| EP0590024B1 (en) * | 1991-06-20 | 1997-05-02 | Viro-Tex Corporation | Topical composition enhancing healing of herpes lesions |
| JP3176272B2 (ja) * | 1995-11-21 | 2001-06-11 | シャープ株式会社 | インクジェット記録ヘッド |
| JP3381779B2 (ja) | 1998-09-17 | 2003-03-04 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電振動子ユニット、圧電振動子ユニットの製造方法、及びインクジェット式記録ヘッド |
| JP4720068B2 (ja) * | 2003-03-03 | 2011-07-13 | Ｔｄｋ株式会社 | 積層型圧電素子 |
| JP4924336B2 (ja) * | 2007-09-28 | 2012-04-25 | ブラザー工業株式会社 | 液体移送装置及び圧電アクチュエータ |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6038163A (ja) * | 1983-08-11 | 1985-02-27 | Ricoh Co Ltd | インクジエツトヘツド |
-
1986
- 1986-06-25 JP JP61150383A patent/JPH0796301B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6719412B2 (en) | 2001-06-14 | 2004-04-13 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Piezoelectric actuator and ink ejector using the piezoelectric actuator |
| US6913349B2 (en) | 2002-02-18 | 2005-07-05 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Ink-jet head and ink-jet printer having ink-jet head |
| JP2006137043A (ja) * | 2004-11-11 | 2006-06-01 | Ricoh Co Ltd | 液滴吐出ヘッド、ヘッド駆動装置、液体カートリッジ及び画像形成装置 |
| JP4583888B2 (ja) * | 2004-11-11 | 2010-11-17 | 株式会社リコー | 液滴吐出ヘッド、ヘッド駆動装置、液体カートリッジ及び画像形成装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS634959A (ja) | 1988-01-09 |
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