JP2005035226A - Inkjet head and its manufacturing method - Google Patents

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Tomohiko Koda
智彦 甲田
Jun Nagata
純 永田
Osamu Machida
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem wherein the electrical connection reliability of a base stand patterned with electrodes and piezoelectric elements is low in a conventional inkjet head. <P>SOLUTION: In the inkjet head constituted so that an ink chamber is pressurized by the expansion and contraction of the piezoelectric elements fixed to the base stand to discharge ink droplets from nozzles, the pattern electrodes corresponding to individual electrodes and the solid electrode corresponding to a common electrode are printed on the base stand and a filler-containing resin material is interposed between the piezoelectric elements and the base stand while electrodes for electrically connecting the external electrodes of the piezoelectric elements to the pattern electrodes and solid electrode of the base stand are provided through the resin material. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、インクジェットヘッドに関し、より詳細には硬化前後で形状が変化しにくい接着剤を用いたインクジェットヘッド及び、その製造方法に関する   The present invention relates to an ink jet head, and more particularly to an ink jet head using an adhesive whose shape hardly changes before and after curing, and a method for manufacturing the same.

従来のインクジェットヘッドの製造方法を図１４を用いて説明する。図１４において、バルク状の圧電素子３６を固定台に接合した後、ダイシングソーなどで切断して複数の圧電素子３６と基台３７の組部品を作製する。次にそれぞれに対し、スパッタ等により選択的に個別電極３８と共通電極を形成する。そして、圧電素子３６を切断して、複数の振動子を形成することにより駆動ユニットを完成させる。ここで、電極３８は圧電素子３６と基台３７の連続した面に形成されることになる（例えば、特許文献１参照。）。   A conventional method for manufacturing an inkjet head will be described with reference to FIG. In FIG. 14, a bulk piezoelectric element 36 is joined to a fixed base and then cut with a dicing saw or the like to produce a plurality of piezoelectric element 36 and base 37 assembled parts. Next, an individual electrode 38 and a common electrode are selectively formed by sputtering or the like. Then, the piezoelectric element 36 is cut to form a plurality of vibrators, thereby completing the drive unit. Here, the electrode 38 is formed on a continuous surface of the piezoelectric element 36 and the base 37 (see, for example, Patent Document 1).

また、圧電素子と基台の電極パターンの形成を蒸着で行なう方法も知られている。図１５により本製造方法を説明する。本方法は、外部電極４０が形成された圧電素子３６と基台３７を接合した後、スパッタにより、基台３７の電極パターン３８の形成及び、圧電素子の外部電極４０との導通を図るものである（例えば、特許文献２参照。）。   Also known is a method of forming a piezoelectric element and a base electrode pattern by vapor deposition. This manufacturing method will be described with reference to FIG. In this method, after the piezoelectric element 36 on which the external electrode 40 is formed and the base 37 are joined, the electrode pattern 38 of the base 37 is formed and the electrical connection with the external electrode 40 of the piezoelectric element is achieved by sputtering. (For example, refer to Patent Document 2).

特開平６−３２８６７９号公報JP-A-6-328679

特開平７−１５６３７４号公報JP 7-156374 A

しかし、特許文献１の従来技術では、ダイシング等によって切り分けることにより段差なく電極３８を形成しやすいが、このような工程では接合部の信頼性が重要となる。すなわち、圧電素子３６と基台３７を接合する接着剤の気泡や、ダイシング時に発生するチッピング（欠け）などにより、非連続面となりやすい。一般的な電極形成方法であるスパッタリングは膜厚が１μｍ以下であるのに対し、気泡や欠けは数ミクロンから数十ミクロン以上であるので、電極３８導通の信頼性は低下してしまう。さらに、接合部が非連続の場合は、さらに電気的信頼性が低下する。また、境界に導電ペーストの塗布や銀箔等の接合により電気的信頼性の向上を唱っているが、このような作業は組立の効率を著しく低下させることになる。この場合、個別電極の形成にエッチングを用いているが、圧電素子３６を接合した状態でエッチングした場合、圧電素子３６の内部電極がエッチング液により劣化してしまう。また、圧電素子３６と基台３７が非連続の場合、エッチングのマスキングが困難である為、このような方法を取ることが出来ない。   However, in the prior art of Patent Document 1, it is easy to form the electrode 38 without a step by dividing by dicing or the like, but in such a process, the reliability of the joint is important. That is, it is likely to be a discontinuous surface due to bubbles of an adhesive for joining the piezoelectric element 36 and the base 37, chipping (chips) generated during dicing, or the like. Sputtering, which is a general electrode forming method, has a film thickness of 1 μm or less, whereas bubbles and chips are several microns to several tens of microns or more, so the reliability of conduction of the electrode 38 is lowered. Furthermore, when the joint is discontinuous, the electrical reliability further decreases. Moreover, although improvement of electrical reliability is advocated by applying conductive paste or joining silver foil or the like at the boundary, such an operation significantly reduces the assembly efficiency. In this case, etching is used to form the individual electrodes. However, when etching is performed with the piezoelectric elements 36 joined, the internal electrodes of the piezoelectric elements 36 are deteriorated by the etching solution. Further, when the piezoelectric element 36 and the base 37 are discontinuous, it is difficult to perform such masking because etching masking is difficult.

一方、特許文献２の従来技術では圧電素子３６と基台３７の接合部に数ミクロンの隙間が発生し易く、蒸着のみの導通の確保は困難であると言わざるを得ない。   On the other hand, in the prior art of Patent Document 2, a gap of several microns is likely to occur at the joint between the piezoelectric element 36 and the base 37, and it must be said that it is difficult to ensure conduction only by vapor deposition.

上記課題は、台に固定した圧電素子の伸縮によりインク室を加圧してインク滴をノズルより吐出するインクジェットヘッドにおいて、前記基台は個別電極に対応するパターン電極及び共通電極に対応するベタ電極が印刷されており、前記圧電素子と前記基台の間にはフィラー入りの樹脂材料が介在し、前記圧電素子の外部電極と前記基台のパターン電極及びベタ電極を導通させる電極が、前記樹脂材料を介することによって解決される。   In the ink jet head that pressurizes an ink chamber by expanding and contracting a piezoelectric element fixed to a base and ejects ink droplets from a nozzle, the base has a pattern electrode corresponding to an individual electrode and a solid electrode corresponding to a common electrode. A resin material containing filler is interposed between the piezoelectric element and the base, and an electrode for electrically connecting the external electrode of the piezoelectric element to the pattern electrode and the solid electrode of the base is the resin material. It is solved by going through.

また上記課題は、基台に固定した圧電素子の伸縮によりインク室を加圧してインク滴をノズルより吐出するインクジェットヘッドにおいて、前記基台は個別電極に対応するパターン電極及び共通電極に対応するベタ電極が印刷されており、前記圧電素子と前記基台の間には少なくとも２つの成分からなる樹脂材料が介在し、前記圧電素子の接合する面積よりも広い面積に形成され、前記圧電素子の外部電極と前記基台のパターン電極及びベタ電極を導通させる連絡電極が、前記樹脂材料を介することによって解決される。   In addition, in the inkjet head that pressurizes the ink chamber by the expansion and contraction of the piezoelectric element fixed to the base and discharges ink droplets from the nozzle, the base is a solid electrode corresponding to the pattern electrode corresponding to the individual electrode and the common electrode. Electrodes are printed, and a resin material composed of at least two components is interposed between the piezoelectric element and the base, and is formed in an area wider than the area where the piezoelectric element is joined. The connecting electrode for conducting the electrode with the pattern electrode and the solid electrode of the base is solved by passing the resin material.

前記圧電素子の外部電極と前記連絡電極が、同一工程で作製された同一の部材であり、及び前記電極パターン及びベタ電極はＡｇなどの導電性部剤をスクリーン印刷で、前記外部外部電極と前記連絡電極はＣｒ／Ｎｉ／Ａｕをスパッタリングで作製される。   The external electrode of the piezoelectric element and the connecting electrode are the same member produced in the same process, and the electrode pattern and the solid electrode are screen printed with a conductive member such as Ag, and the external external electrode and the solid electrode. The connecting electrode is made by sputtering Cr / Ni / Au.

さらに上記課題は、基台に固定した圧電素子の伸縮によりインク室を加圧してインク滴をノズルより吐出するインクジェットヘッドにおいて、前記基台は個別電極に対応するパターン電極及び共通電極に対応するベタ電極が印刷する工程と、前記圧電素子と前記基台をフィラー入りの接着剤で接合する工程と、前記基台と前記圧電素子の所定の位置をマスキングしてスパッタリングまたは蒸着により電極を形成する工程と、前記圧電素子をノズルにあわせて歯割する工程とによって製造することによって解決される。   Furthermore, in the inkjet head that pressurizes the ink chamber by the expansion and contraction of the piezoelectric element fixed to the base and discharges ink droplets from the nozzle, the base is a solid electrode corresponding to the pattern electrode corresponding to the individual electrode and the common electrode. A step of printing an electrode, a step of bonding the piezoelectric element and the base with an adhesive containing a filler, a step of masking a predetermined position of the base and the piezoelectric element, and forming an electrode by sputtering or vapor deposition And the step of dividing the piezoelectric element in accordance with the nozzle.

本発明によれば、基台は個別電極に対応するパターン電極及び共通電極に対応するベタ電極が印刷されており、圧電素子と基台の間にはフィラー入りの樹脂材料が介在し、圧電素子の外部電極と基台のパターン電極及びベタ電極を導通させる電極が、樹脂材料を介しているので、外部電極とパターン電極またはベタ電極と高い信頼性を持って電気的な接合を行なうことが出来、組立効率も向上する。また、複数の樹脂材料を混合した接着剤を用いることにより、フィラーよりムラのない樹脂層を作製することが出来る。また、外部電極と連絡電極を同時に作製するので組立コストを低下することが出来る。さにに、基台の電極材料をＡｇとし、スクリーン印刷で形成するので比較的安く密着強度が高い電極を形成でき、圧電素子と基台の電極との連絡もスパッタリングで行なうので、電気的信頼性が高い。   According to the present invention, the base is printed with the pattern electrode corresponding to the individual electrode and the solid electrode corresponding to the common electrode, and the resin material containing the filler is interposed between the piezoelectric element and the base. Since the electrode that connects the external electrode to the base pattern electrode and the solid electrode is through a resin material, the external electrode and the pattern electrode or the solid electrode can be electrically connected with high reliability. As a result, the assembly efficiency is also improved. Further, by using an adhesive in which a plurality of resin materials are mixed, a resin layer that is more uniform than the filler can be produced. Further, since the external electrode and the connecting electrode are manufactured at the same time, the assembly cost can be reduced. In addition, the electrode material of the base is made of Ag and is formed by screen printing, so it is possible to form a relatively cheap electrode with high adhesion strength, and the connection between the piezoelectric element and the electrode of the base is also made by sputtering, so that electrical reliability is achieved. High nature.

圧電素子と電極がパターニングされた基台の電気的接合の信頼性を向上させることを実現した。   The reliability of electrical bonding of the base on which the piezoelectric element and the electrode are patterned has been improved.

発明の実施の形態を実施例にもとづき図面を参照して説明する。   DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described based on examples with reference to the drawings.

図１は本実施励を示すインクジェットヘッドの斜視図である。また図２はその断面図を示す。図１は、本発明による第一の例となるインクジェットヘッドの構造を示す分解斜視図であり、図２（ａ）は組み上げた状態における側面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の断面図である。   FIG. 1 is a perspective view of an ink jet head showing the present embodiment. FIG. 2 shows a cross-sectional view thereof. FIG. 1 is an exploded perspective view showing the structure of an ink jet head as a first example according to the present invention, FIG. 2 (a) is a side view in an assembled state, and FIG. 2 (b) is a view of FIG. 2 (a). It is sectional drawing.

図１、図２において、本ヘッドは大きく分けて駆動ユニット１６と流路ユニット３３の２つに分けられる。駆動ユニット１６は、変位発生源である圧電素子１、圧電素子１を保持する基台３、基台３に貼り付けられ個別電気経路と共通電気経路を形成し、駆動ユニット１６と電気信号のコントロール部とを接続するＦＰＣ５からなる。   In FIG. 1 and FIG. 2, the head is roughly divided into two, a drive unit 16 and a flow path unit 33. The drive unit 16 is attached to the piezoelectric element 1 that is a displacement generation source, the base 3 that holds the piezoelectric element 1, and the base 3 to form an individual electric path and a common electric path, and controls the electric signal with the drive unit 16. It consists of FPC5 which connects a part.

圧電素子１は、内部電極と圧電体を交互に積層して作製されており、細長い板状のバルク材として生成される。積層型圧電素子１は分極方向によりｄ３１型やｄ３３型がありいずれを使用してもよい。なお、本例ではｄ３３型を用いている。 The piezoelectric element 1 is produced by alternately laminating internal electrodes and piezoelectric bodies, and is produced as an elongated plate-like bulk material. Multi-layer piezoelectric element 1 may be used either has d 31 type or d 33 type by the polarization direction. In this embodiment uses a 33-inch d.

圧電素子１の両側面には内部電極と繋がる外部電極が設けられる。本実施例では、基台３との接合後に外部電極を形成する。   External electrodes connected to the internal electrodes are provided on both side surfaces of the piezoelectric element 1. In this embodiment, the external electrode is formed after joining with the base 3.

図３は基台３を示し、基台３は圧電素子１の一端を接着剤等により接合して固定する役割を持ち、そのため、接合面である板の外周部は高い平面度で加工されている。また、圧電素子１の当接面６と反対側の面を加圧面７として組立時に駆動ユニット１６を加圧する基準面として使用するため、平行度も非常に高い。基台３の材質は、アルミナセラミックを用いている。これは、熱膨張係数が圧電素子１に近いので比較的高い温度で接合が出来ること、絶縁性であるので電気配線が容易なこと、加工性が良く精度が高いこと、などから用いている。なお、熱膨張係数を合わせる為、窒化ケイ素を用いる場合もある。また、基台３には長手方向両端に振動子位置決め穴４が設けられている。流路ユニット３３との位置決め時に用いる。   FIG. 3 shows the base 3, and the base 3 has a role of fixing one end of the piezoelectric element 1 with an adhesive or the like. Therefore, the outer peripheral portion of the plate as a joint surface is processed with high flatness. Yes. In addition, since the surface opposite to the contact surface 6 of the piezoelectric element 1 is used as the pressure surface 7 as a reference surface for pressing the drive unit 16 during assembly, the parallelism is also very high. The material of the base 3 is alumina ceramic. This is used because it has a thermal expansion coefficient close to that of the piezoelectric element 1 and can be bonded at a relatively high temperature, and since it is insulative, electrical wiring is easy, workability is good, and accuracy is high. In order to match the thermal expansion coefficient, silicon nitride may be used. The base 3 is provided with vibrator positioning holes 4 at both ends in the longitudinal direction. Used when positioning with the flow path unit 33.

基台３には予め電極がパターニングされている。一面には個別電極に対応するパターン電極１１が、その裏面には共通電極に対応するベタ電極１２が形成される。電極の形成にはスクリーン印刷を用い、電極材料としてはＡｇなどを用いている。パターン電極１１は振動子位置決め穴４に対して配列される。スクリーン印刷は電極を７００℃近い温度で焼結させる為、圧電素子１を接合した状態では不可能であるが、安価で密着強度が非常に高いので本実施例ではこれを採用している。   Electrodes are patterned on the base 3 in advance. A pattern electrode 11 corresponding to the individual electrode is formed on one surface, and a solid electrode 12 corresponding to the common electrode is formed on the back surface. Screen printing is used to form the electrodes, and Ag or the like is used as the electrode material. The pattern electrode 11 is arranged with respect to the vibrator positioning hole 4. Screen printing is not possible in the state where the piezoelectric element 1 is bonded because the electrodes are sintered at a temperature close to 700 ° C., but this is adopted in this embodiment because it is inexpensive and has very high adhesion strength.

駆動ユニット１６の組立方法を順を追って説明する。まず、図４に示すように基台３の当接面にフィラー入りのシート状接着剤８を貼り付ける。これはフィラーにより接着剤硬化時に流れ出しの発生が殆ど無い。ここでは一液性のエポキシ接着剤を主成分としたものを用いており、フィルムに均一に塗布されている。常温ではフィルムから接着剤が剥がれず、熱と温度によりフィルムから被接合部材に接着剤を転写することが出来る。フィルムには離型材が塗られており、綺麗にはがすことが出来る。貼り付けは、接合する圧電素子１の面積よりも広い面積のシート状接着剤８を用い、所定の位置に配置して行なう。温度は約９０℃程度で加圧して行なう。これを仮接着と呼び、フィルム上の接着剤を被接合部材に転写する工程である。仮接着後、フィルムを剥がすと、基台３には均一な接着層８が形成される。   The assembly method of the drive unit 16 will be described step by step. First, as shown in FIG. 4, a sheet-like adhesive 8 containing a filler is attached to the contact surface of the base 3. This causes almost no outflow when the adhesive is cured by the filler. Here, a one-component epoxy adhesive is used as the main component, and it is uniformly applied to the film. The adhesive is not peeled off from the film at room temperature, and the adhesive can be transferred from the film to the bonded member by heat and temperature. The film is coated with a release material, which can be removed neatly. The affixing is performed by using a sheet-like adhesive 8 having an area larger than the area of the piezoelectric element 1 to be bonded and arranging it at a predetermined position. The temperature is about 90 ° C. under pressure. This is called temporary adhesion, and is a step of transferring the adhesive on the film to the member to be joined. When the film is peeled off after temporary adhesion, a uniform adhesive layer 8 is formed on the base 3.

次に、図５のように板状の圧電素子１のブロックを、シート状接着剤８のほぼ中央に位置決めし、１８０℃程度に加熱し、さらに加圧して接合する。これを本接着と呼ぶ。このようにして、図６のようにシート状接着剤８が圧電素子１と基台３を連続的に結ぶように接着剤を形成することが出来る。   Next, as shown in FIG. 5, the block of the plate-like piezoelectric element 1 is positioned at the approximate center of the sheet-like adhesive 8, heated to about 180 ° C., and further pressurized to be joined. This is called permanent bonding. In this way, the adhesive can be formed so that the sheet adhesive 8 continuously connects the piezoelectric element 1 and the base 3 as shown in FIG.

接合後、圧電素子１の上面を研磨して、加圧面との平行を出す。ここでは、研磨により行なうが、それ以外にも、ダイシングにより平行を出す方法もある。   After the bonding, the upper surface of the piezoelectric element 1 is polished so as to be parallel to the pressing surface. Here, it is performed by polishing, but there is also a method in which parallelism is obtained by dicing.

次に、圧電素子１の外部電極の形成、及び基台３のパターン電極１１及びベタ電極１２と圧電素子１の外部電極１３を導通する連絡電極１４の形成を行なう。ここでは、これをスパッタリングで行なうが、真空蒸着でも可能である。   Next, the external electrode of the piezoelectric element 1 is formed, and the pattern electrode 11 and the solid electrode 12 of the base 3 and the connecting electrode 14 that conducts the external electrode 13 of the piezoelectric element 1 are formed. Here, this is performed by sputtering, but vacuum deposition is also possible.

まず、パターン電極１１とベタ電極１２を図７のように一部分だけ表に出るようにマスキングする。また、圧電素子１の頂面と加圧面も同様にマスキングする。マスク３６は金属を用いているが、ポリイミドテープでも良い。   First, the pattern electrode 11 and the solid electrode 12 are masked so that only a part is exposed as shown in FIG. Further, the top surface and the pressure surface of the piezoelectric element 1 are similarly masked. The mask 36 is made of metal, but may be polyimide tape.

マスキングした後、スパッタリングを行なう。ここでは電極材として、Ｃｒ／Ｎｉ／Ａｕの３層構造を用いている。スパッタによりベタ電極１２とパターン電極１１の最外パターンが当接面を介して導通される。これによりパターン電極１１面に個別電極と共通電極を配置することが出来る。   Sputtering is performed after masking. Here, a three-layer structure of Cr / Ni / Au is used as the electrode material. By sputtering, the outermost pattern of the solid electrode 12 and the pattern electrode 11 is conducted through the contact surface. Thereby, an individual electrode and a common electrode can be arrange | positioned on the pattern electrode 11 surface.

ここで、圧電素子１に予め電極を形成した状態で接合しても良い。この場合、スパッタの膜厚をうまく制御する必要がある。外部電極１３が厚く成り過ぎるとダイシング時に電極が捲れやすくなるからである。   Here, the piezoelectric element 1 may be bonded in a state where electrodes are formed in advance. In this case, it is necessary to control the sputtering film thickness well. This is because if the external electrode 13 becomes too thick, the electrode tends to bend during dicing.

スパッタ後、マスク３６を剥がしてダイシングにより所定のピッチで圧電素子１の分割を行なう。図８に加工後の状態を示す。ここで、切断する深さは先ほどマスキングしたラインまで入り込むように行ない、パターン電極１１がそれぞれ分割するようにする（図８右側）。分割後、ノズルと同じ数の振動子２だけ残し、両端の残部は取り除く。   After sputtering, the mask 36 is peeled off, and the piezoelectric element 1 is divided at a predetermined pitch by dicing. FIG. 8 shows a state after processing. Here, the cutting depth is set so as to enter the masked line so that the pattern electrode 11 is divided (right side in FIG. 8). After the division, only the same number of vibrators 2 as the nozzles are left, and the remaining portions at both ends are removed.

次に、ＦＰＣ５を基台３のパターン電極１１面に貼り付ける。図１０にその状態を示す。ＦＰＣ５はポリイミド９−銅線１０−ポリイミド９の３層からなり、銅線１０はノズルピッチにあわせてパターニングされている。中央部には個別電極用パターンが並び、その両端には共通電極用パターンが形成されている。異方性導電接着剤によりそれそれの電極を接合する。   Next, the FPC 5 is attached to the surface of the pattern electrode 11 of the base 3. FIG. 10 shows the state. The FPC 5 is composed of three layers of polyimide 9-copper wire 10-polyimide 9, and the copper wire 10 is patterned in accordance with the nozzle pitch. Individual electrode patterns are arranged in the center, and common electrode patterns are formed at both ends thereof. The electrodes are joined by an anisotropic conductive adhesive.

接合後、分極処理を行なうことにより、圧電素子１を変位可能な状態にする。接合して分割後に分極処理することにより、圧電素子１の反りやウネリを抑えることが出来る。   After bonding, the piezoelectric element 1 is made displaceable by performing a polarization process. The warping and undulation of the piezoelectric element 1 can be suppressed by performing the polarization treatment after joining and dividing.

以上により駆動ユニット１６を形成する。   Thus, the drive unit 16 is formed.

続いて、流路ユニットの製造方法について説明する。図１１に示すように、流路ユニットは、ノズルプレート１８、チャンバープレート２０、ダイアフラムプレート２４からなるインク流路部２９と、インク流路部２９を固定する固定板３０（図１１参照）から形成される。各プレートはそれぞれに設けられている流路ユニット位置決め穴１７（ａ）〜（ｃ）により位置決めされる。また、各プレートのノズル列の両端付近には駆動ユニット１６を位置決めする駆動ユニット位置決め穴２６が設けられている。   Then, the manufacturing method of a flow path unit is demonstrated. As shown in FIG. 11, the flow path unit is formed of an ink flow path portion 29 including a nozzle plate 18, a chamber plate 20, and a diaphragm plate 24, and a fixing plate 30 (see FIG. 11) that fixes the ink flow path portion 29. Is done. Each plate is positioned by the flow path unit positioning holes 17 (a) to (c) provided therein. Drive unit positioning holes 26 for positioning the drive unit 16 are provided near both ends of the nozzle row of each plate.

ノズルプレート１８は、インク吐出口であるノズル１９を有し、インク吐出面には撥インク処理が施されている。材質はＳＵＳ３０３が好ましく、プレス加工により個々のノズル１９が作製される。   The nozzle plate 18 has a nozzle 19 that is an ink discharge port, and the ink discharge surface is subjected to ink repellent treatment. The material is preferably SUS303, and the individual nozzles 19 are produced by pressing.

チャンバープレート２０は、ノズル１９に連通する圧力室２１と、インク溜めであるマニホールド２３、圧力室２１とマニホールド２３を結ぶリストリクタ２２が形成されている。材質にはシリコンが用いられており、ウェットエッチング、またはドライエッチングにより夫々の部位を形成する。各プレートの駆動ユニット位置決め穴２６の中で、この穴が一番小さくなるように設計される。これにより、圧力室と駆動ユニット１６の位置関係が正確に出し易くなる。   The chamber plate 20 is formed with a pressure chamber 21 communicating with the nozzle 19, a manifold 23 that is an ink reservoir, and a restrictor 22 that connects the pressure chamber 21 and the manifold 23. Silicon is used as a material, and each part is formed by wet etching or dry etching. The drive unit positioning hole 26 of each plate is designed to be the smallest. Thereby, the positional relationship between the pressure chamber and the drive unit 16 can be easily obtained accurately.

ダイアフラムプレート２４は、圧力室２１の一側壁をなす振動板２５と、マニホールド２３へインクを導入するインク導入孔２７、マニホールド２３内のインク変動を吸収するダンパー２８が形成されている。ダイアフラムプレート２４は金属と樹脂を張り合わせて形成し、金属にはＳＵＳ３０３、樹脂にはポリイミドフィルムが用いられている。金属と樹脂を張り合わせた後、金属面の所定部分をエッチングにより取り除き、金属の枠部に囲まれた振動板２５やダンパー２８を形成する。   The diaphragm plate 24 includes a vibration plate 25 that forms one side wall of the pressure chamber 21, an ink introduction hole 27 that introduces ink into the manifold 23, and a damper 28 that absorbs ink fluctuations in the manifold 23. The diaphragm plate 24 is formed by bonding a metal and a resin, and SUS303 is used for the metal and a polyimide film is used for the resin. After the metal and the resin are bonded together, a predetermined portion of the metal surface is removed by etching, and the diaphragm 25 and the damper 28 surrounded by the metal frame are formed.

インク流路部２９の組立では、ノズルプレート１８、チャンバープレート２０、ダイアフラムプレート２４をそれぞれシート状の接着剤で接合する。それぞれの接着層は２〜３μｍ程度である。   In assembling the ink flow path portion 29, the nozzle plate 18, the chamber plate 20, and the diaphragm plate 24 are joined together with a sheet-like adhesive. Each adhesive layer is about 2 to 3 μm.

続いて、図１２に示すように、インク流路部２９を形成した後、固定板３０を接合する。固定板３０はインク供給路３１と駆動ユニット１６１５が貫通する貫通孔３２を有し、インク流路部２９と接合する面は高平面度加工が施されている。材質はアルミナセラミックであり、これは駆動ユニット１６の電極との導通を回避するために用いている。固定板はインク流路部２９に比べ非常に厚い形状のため、高い剛性を有している。よって、インク流路部２９との接合時に、インク流路部２９に発生する反りやうねりは固定板３０の剛性により矯正される。貫通孔３２の大きさは駆動ユニット１６が接触しない程度の大きさである。これは、駆動ユニット１６と固定板３０が接触又は接合することにより傾きが発生し、インク吐出特性を著しく低下させるためである。以上の工程により流路ユニット３３が形成される。   Subsequently, as shown in FIG. 12, after the ink flow path portion 29 is formed, the fixing plate 30 is joined. The fixing plate 30 has a through hole 32 through which the ink supply path 31 and the drive unit 1615 penetrate, and the surface joined to the ink flow path portion 29 is subjected to high flatness processing. The material is alumina ceramic, which is used to avoid conduction with the electrodes of the drive unit 16. Since the fixing plate has a very thick shape as compared with the ink flow path portion 29, the fixing plate has high rigidity. Therefore, the warp and undulation generated in the ink flow path 29 at the time of joining with the ink flow path 29 is corrected by the rigidity of the fixing plate 30. The size of the through hole 32 is such a size that the drive unit 16 is not in contact. This is because when the drive unit 16 and the fixed plate 30 are contacted or joined, an inclination is generated and the ink ejection characteristics are remarkably deteriorated. The flow path unit 33 is formed by the above process.

駆動ユニット１６と流路ユニット３３はそれぞれ別々の工程で組立られるため、組立順序はどちらが先でも構わない。   Since the drive unit 16 and the flow path unit 33 are assembled in separate steps, any assembly order may be used first.

続いて、各ユニットの接合を行なう。接合は接着剤を用いて転写法により行なわれる。接着剤には、ここでは高強度の弾性接着剤であるＥＰ００１（セメダイン社製）を用いている。接着剤の転写は、ここでは高平面な板に接着剤を塗布して振動子を突き当てるように行なっている。   Subsequently, each unit is joined. Joining is performed by a transfer method using an adhesive. Here, EP001 (manufactured by Cemedine), which is a high-strength elastic adhesive, is used as the adhesive. Here, the transfer of the adhesive is performed by applying the adhesive to a flat plate and abutting the vibrator.

転写後、図１３に示すように、駆動ユニット１６を流路ユニット３３に接合する。転写する前に、平面度の高い位置決め治具３５に位置決めピン３４を立て、駆動ユニット位置決め穴２６にピン３４を通して流路ユニット３３を固定しておく。次に転写した駆動ユニット１６について、振動子位置決め穴４を位置決めピン３４を通して流路ユニット３３に挿入し、突き当てる。突き当たった後、加圧面７を押圧して加熱硬化する（（ｂ）の工程）。そして、位置決めピン３４を抜き、駆動ユニット位置決め穴２６を接着剤等で塞ぐ。以上によりヘッドが完成する。   After the transfer, the drive unit 16 is joined to the flow path unit 33 as shown in FIG. Before the transfer, the positioning pin 34 is set up on the positioning jig 35 having a high flatness, and the flow path unit 33 is fixed to the drive unit positioning hole 26 through the pin 34. Next, with respect to the transferred drive unit 16, the vibrator positioning hole 4 is inserted into the flow path unit 33 through the positioning pin 34 and abutted against it. After the contact, the pressure surface 7 is pressed and cured by heating (step (b)). Then, the positioning pin 34 is removed, and the drive unit positioning hole 26 is closed with an adhesive or the like. Thus, the head is completed.

以上のような工程でインクジェットヘッドを組立てることにより、駆動ユニット１６作製時における電極形成時の導通の信頼性が向上し、且つ組立プロセスを簡素化することが出来る。また、圧電素子１と基台３の接合部が連続した面でなくても、連続的な電極形成が可能となる。シート状接着剤８を用いたことにより、液状の接着剤に比べ厚みバラツキ、ロットバラツキが少なく、塗布面積も容易に制限できる。   By assembling the ink jet head through the steps as described above, the reliability of conduction during electrode formation when the drive unit 16 is manufactured can be improved, and the assembly process can be simplified. Moreover, even if the junction part of the piezoelectric element 1 and the base 3 is not a continuous surface, continuous electrode formation is possible. By using the sheet-like adhesive 8, there is less thickness variation and lot variation than the liquid adhesive, and the coating area can be easily limited.

次に、本発明の他の例について説明する。本例では、材質の異なる２種類のエポキシ樹脂により圧電素子１と基台３を接合する。ここでは高分子と低分子のエポキシ樹脂を混合して作られた一液性の接着剤であり、フィラー入りと同様に高分子接着剤が加熱による接着剤の流れ出しを防いでいる。これは、前述のフィラーに比べ分布が少なくより均一な接着層を確保することが出来る。   Next, another example of the present invention will be described. In this example, the piezoelectric element 1 and the base 3 are joined by two types of epoxy resins having different materials. Here, it is a one-component adhesive made by mixing a polymer and a low-molecular epoxy resin, and the polymer adhesive prevents the adhesive from flowing out by heating, as in the case of containing a filler. This can ensure a more uniform adhesive layer with less distribution than the filler described above.

接合方法・組立方法は全く同じである。ここでも加熱は仮接着９０℃、本接着１８０℃で行なった。   The joining method and assembly method are exactly the same. Again, heating was performed at 90 ° C. for temporary bonding and 180 ° C. for main bonding.

本発明のインクジェットヘッドの分解斜視図。FIG. 3 is an exploded perspective view of the inkjet head of the present invention. 本発明のインクジェットヘッドで、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のｙ−ｙ断面図である。In the inkjet head of the present invention, (a) is a side view and (b) is a yy sectional view of (a). 本発明の実施例における部品の形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のｘ−ｘ断面図である。The form of the components in the Example of this invention is shown, (a) is a perspective view, (b) is xx sectional drawing of (a). 本発明の実施例における駆動ユニットの組立途中の形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のｘ−ｘ断面図である。The form in the middle of the assembly of the drive unit in the Example of this invention is shown, (a) is a perspective view, (b) is xx sectional drawing of (a). 本発明の実施例における組立途中の駆動ユニットの細部を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のｘ−ｘ断面図である。The detail of the drive unit in the middle of the assembly in the Example of this invention is shown, (a) is a perspective view, (b) is xx sectional drawing of (a). 本発明の実施例における組立途中の駆動ユニットの断面図である。It is sectional drawing of the drive unit in the middle of the assembly in the Example of this invention. 本発明の実施例における駆動ユニットの組立途中の形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のｘ−ｘ断面図である。The form in the middle of the assembly of the drive unit in the Example of this invention is shown, (a) is a perspective view, (b) is xx sectional drawing of (a). 本発明の実施例における駆動ユニットの組立途中の形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のｘ−ｘ断面図である。The form in the middle of the assembly of the drive unit in the Example of this invention is shown, (a) is a perspective view, (b) is xx sectional drawing of (a). 本発明の実施例における駆動ユニットの組立途中の形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のｘ−ｘ断面図である。The form in the middle of the assembly of the drive unit in the Example of this invention is shown, (a) is a perspective view, (b) is xx sectional drawing of (a). 本発明の実施例における駆動ユニットの組立後の形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the form after the assembly of the drive unit in the Example of this invention. 本発明の実施例における流路ユニットの組立途中の形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the form in the middle of the assembly of the flow-path unit in the Example of this invention. 本発明の実施例における流路ユニットの組立後の形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the form after the assembly of the flow-path unit in the Example of this invention. 本発明の実施例における駆動ユニットと流路ユニットの接合状態を示し、（ａ）は駆動ユニットを流路ユニットに接合前、（ｂ）は同接合後を示す断面図である。The drive unit and the flow path unit in the embodiment of the present invention are shown in a joined state, (a) is a cross-sectional view before and after the drive unit is joined to the flow path unit. 従来例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a prior art example. 従来の他の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other example of the past.

符号の説明Explanation of symbols

１は圧電素子、２は振動子、３は基台、４は振動子位置決め穴、５はＦＰＣ、６は当接面、７は加圧面、８はシート状接着剤、９はポリイミド、１０は銅線、１１はパターン電極、１２はベタ電極、１３は外部電極、１４は連絡電極、１５はマスク、１６は駆動ユニット、１７は流路ユニット位置決め穴、１８はノズルプレート、１９はノズル、２０はチャンバープレート、２１は圧力室、２２はリストリクタ、２３はマニホールド、２４はダイアフラムプレート、２５は振動板、２６は駆動ユニット位置決め穴、２７はインク導入口、２８はダンパー、２９はインク流路部、３０は補強板、３１はインク供給路、３２は貫通孔、３３は流路ユニット、３４は位置決めピン、３５は位置決め治具である。
1 is a piezoelectric element, 2 is a vibrator, 3 is a base, 4 is a vibrator positioning hole, 5 is an FPC, 6 is a contact surface, 7 is a pressure surface, 8 is a sheet-like adhesive, 9 is polyimide, Copper wire, 11 is a pattern electrode, 12 is a solid electrode, 13 is an external electrode, 14 is a connection electrode, 15 is a mask, 16 is a drive unit, 17 is a channel unit positioning hole, 18 is a nozzle plate, 19 is a nozzle, 20 Is a chamber plate, 21 is a pressure chamber, 22 is a restrictor, 23 is a manifold, 24 is a diaphragm plate, 25 is a diaphragm, 26 is a drive unit positioning hole, 27 is an ink inlet, 28 is a damper, and 29 is an ink flow path. , 30 is a reinforcing plate, 31 is an ink supply path, 32 is a through hole, 33 is a flow path unit, 34 is a positioning pin, and 35 is a positioning jig.

Claims (5)

基台に固定した圧電素子の伸縮によりインク室を加圧してインク滴をノズルより吐出するインクジェットヘッドにおいて、前記基台は個別電極に対応するパターン電極及び共通電極に対応するベタ電極が印刷されており、前記圧電素子と前記基台の間にはフィラー入りの樹脂材料が介在し、前記圧電素子の外部電極と前記基台のパターン電極及びベタ電極を導通させる電極が、前記樹脂材料を介していることを特徴とするインクジェットヘッド。   In an ink jet head that pressurizes an ink chamber by expansion and contraction of a piezoelectric element fixed to a base and discharges ink droplets from a nozzle, the base is printed with a pattern electrode corresponding to an individual electrode and a solid electrode corresponding to a common electrode. In addition, a resin material containing a filler is interposed between the piezoelectric element and the base, and an electrode for electrically connecting the external electrode of the piezoelectric element to the pattern electrode and the solid electrode of the base is interposed through the resin material. An ink jet head characterized by comprising: 基台に固定した圧電素子の伸縮によりインク室を加圧してインク滴をノズルより吐出するインクジェットヘッドにおいて、前記基台は個別電極に対応するパターン電極及び共通電極に対応するベタ電極が印刷されており、前記圧電素子と前記基台の間には少なくとも２つの成分からなる樹脂材料が介在し、前記圧電素子の接合する面積よりも広い面積に形成され前記圧電素子の外部電極と前記基台のパターン電極及びベタ電極を導通させる連絡電極が、前記樹脂材料を介していることを特徴とするインクジェットヘッド。   In an ink jet head that pressurizes an ink chamber by expansion and contraction of a piezoelectric element fixed to a base and discharges ink droplets from a nozzle, the base is printed with a pattern electrode corresponding to an individual electrode and a solid electrode corresponding to a common electrode. In addition, a resin material composed of at least two components is interposed between the piezoelectric element and the base, and is formed in an area wider than the area where the piezoelectric element is joined. The external electrode of the piezoelectric element and the base An ink-jet head, wherein a connecting electrode for conducting a pattern electrode and a solid electrode is interposed with the resin material. 前記圧電素子の外部電極と前記連絡電極が、同一工程で作製された同一の部材であることを特徴とする請求項１または２記載のインクジェットヘッド。   3. The ink jet head according to claim 1, wherein the external electrode of the piezoelectric element and the connecting electrode are the same member manufactured in the same process. 前記電極パターン及びベタ電極はＡｇなどの導電性部剤をスクリーン印刷で、前記外部電極と前記連絡電極はＣｒ／Ｎｉ／Ａｕをスパッタリングで作製したことを特徴とする請求項１または２記載のインクジェットヘッド。   3. The inkjet according to claim 1, wherein the electrode pattern and the solid electrode are made of a conductive material such as Ag by screen printing, and the external electrode and the connection electrode are made by sputtering of Cr / Ni / Au. head. 基台に固定した圧電素子の伸縮によりインク室を加圧してインク滴をノズルより吐出するインクジェットヘッドにおいて、前記基台は個別電極に対応するパターン電極及び共通電極に対応するベタ電極が印刷する工程と、前記圧電素子と前記基台をフィラー入りの接着剤で接合する工程と、前記基台と前記圧電素子の所定の位置をマスキングしてスパッタリングまたは蒸着により電極を形成する工程と、前記圧電素子をノズルにあわせて歯割する工程と、からなるインクジェットヘッドの製造方法。
In an inkjet head that pressurizes an ink chamber by expanding and contracting a piezoelectric element fixed to a base and ejects ink droplets from a nozzle, the base is printed by a pattern electrode corresponding to an individual electrode and a solid electrode corresponding to a common electrode Bonding the piezoelectric element and the base with an adhesive containing a filler, masking predetermined positions of the base and the piezoelectric element and forming electrodes by sputtering or vapor deposition, and the piezoelectric element A method of manufacturing an ink jet head, comprising:
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