JP3341843B2 - Ink jet recording head - Google Patents
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- JP3341843B2 JP3341843B2 JP2002040240A JP2002040240A JP3341843B2 JP 3341843 B2 JP3341843 B2 JP 3341843B2 JP 2002040240 A JP2002040240 A JP 2002040240A JP 2002040240 A JP2002040240 A JP 2002040240A JP 3341843 B2 JP3341843 B2 JP 3341843B2
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- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- 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
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
- B41J2/14233—Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
- B41J2002/1425—Embedded thin film piezoelectric element
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット式
プリンタに適したインクジェット記録ヘッドに関する。The present invention relates to an ink jet recording head suitable for an ink jet printer.
【０００２】[0002]
【従来の技術】インクジェット式記録ヘッドは、図１３
に示すようにインクタンクを構成する容器の壁面に複数
のノズル開口を形成すると共に、各ノズル開口と対応す
るように伸縮方向を一致させて圧電素子４３０を配設し
て構成されている。この記録ヘッドは、駆動信号を圧電
素子に印加して圧電素子を伸縮させ、この時に発生する
インクの動圧によりインク滴をノズル開口４２１から吐
出させて印刷用紙にドットを形成するものである。この
記録ヘッドは、ガラスやプラスチックの基板と、ガラス
やプラスチック等の薄板からなる弾性振動板との間に複
数のインク溜部、いわゆるインクキャビティを形成し、
インクキャビティの面積程度に切断された両面に電極を
備えた圧電体の板をインクキャビティ上の弾性振動板に
接着して構成されている。2. Description of the Related Art An ink jet recording head is shown in FIG.
As shown in FIG. 7, a plurality of nozzle openings are formed on the wall surface of a container constituting an ink tank, and a piezoelectric element 430 is arranged so as to correspond to each of the nozzle openings so that the expansion and contraction directions are matched. The recording head applies a drive signal to the piezoelectric element to expand and contract the piezoelectric element, and discharges ink droplets from the nozzle openings 421 by the dynamic pressure of the ink generated at this time to form dots on printing paper. This recording head forms a plurality of ink reservoirs, so-called ink cavities, between a glass or plastic substrate and an elastic diaphragm made of a thin plate of glass or plastic,
A piezoelectric plate provided with electrodes on both sides cut to about the area of the ink cavity is bonded to an elastic vibration plate on the ink cavity.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、外気の
湿気が圧電体に侵入して信頼性の低下、ひいては製造歩
留まりの低下を招くという問題がある。さらには、上電
極と下電極とが上限関係で対向した領域だけが、圧電体
の変位領域となるので、振動板から突出している圧電体
の表面に下電極に合わせて上電極を正確に形成すること
が困難となり作業が困難となる。すなわち、上電極がず
れた場合には、下電極と上電極とが重なる領域だけが変
位領域となり、インクキャビティの容積変化がばらつく
ことになる。本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、圧電体の吸湿を防止して歩留まりの向
上と、圧電体の変位領域を下電極で規制することができ
るインクジェット式記録ヘッドを提供することである。However, there is a problem that the humidity of the outside air enters the piezoelectric body to lower the reliability and, consequently, the manufacturing yield. Furthermore, only the area where the upper electrode and lower electrode face each other in the upper limit relationship is the displacement area of the piezoelectric body, so the upper electrode is accurately formed on the surface of the piezoelectric body protruding from the diaphragm in accordance with the lower electrode. Work becomes difficult. That is, when the upper electrode is displaced, only the region where the lower electrode and the upper electrode overlap is the displacement region, and the change in the volume of the ink cavity varies. The present invention has been made in view of such circumstances, and an ink jet recording head capable of preventing moisture absorption of a piezoelectric body, improving yield, and restricting a displacement region of the piezoelectric body with a lower electrode. To provide.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明のインクジェッ式記録ヘッドは、弾性変
形する弾性振動板を介してインクが加圧される複数のイ
ンクキャビティが形成されたインクキャビティ形成部材
と、前記弾性振動板の前記各インクキャビティと対向す
る表面に前記インクキャビティに対応させて形成された
下電極と、前記下電極に対応するようにその表面に形成
された圧電体と、複数の前記圧電体を覆うように連続体
として前記圧電体の表面に形成された上電極とを備え
る。In order to solve such a problem, an ink jet recording head according to the present invention has a plurality of ink cavities in which ink is pressurized through an elastically vibrating plate which is elastically deformed. An ink cavity forming member; a lower electrode formed on the surface of the elastic vibration plate facing the ink cavity so as to correspond to the ink cavity; and a piezoelectric body formed on the surface corresponding to the lower electrode. And an upper electrode formed on the surface of the piezoelectric body as a continuous body so as to cover the plurality of piezoelectric bodies.
【０００５】[0005]
【作用】複数の圧電体の表面が連続する上電極により覆
われているため、上電極により湿気などの圧電体への侵
入を可及的に防止する。また、上電極が圧電体を覆って
いるので、圧電体の作動領域が下電極により規制され
る。Since the surfaces of the plurality of piezoelectric bodies are covered with the continuous upper electrode, the upper electrodes prevent moisture and the like from entering the piezoelectric body as much as possible. Further, since the upper electrode covers the piezoelectric body, the operating region of the piezoelectric body is regulated by the lower electrode.
【０００６】[0006]
【発明の実施の形態】そこで以下に本発明の詳細を図示
した実施例に基づいて説明する。図１は、本発明のイン
クジェット式記録ヘッドの一実施例を示す上面図であ
り、図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ断面構造を示す図で
ある。圧電体１０２は、薄板状に形成されていて、イン
クキャビティ１０６に対応するように弾性振動板１０３
の表面に形成された個別電極１０５の表面に固定されて
いる。圧電体１０２の下方、つまり弾性振動板１０３に
は個別電極１０５が、また圧電体１０２の表面には共通
電極１０４が形成されている。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a top view showing an embodiment of the ink jet recording head according to the present invention, and FIGS. 2A and 2B are views each showing a sectional structure. The piezoelectric body 102 is formed in a thin plate shape, and the elastic vibrating plate 103 is formed so as to correspond to the ink cavity 106.
Is fixed to the surface of the individual electrode 105 formed on the surface of the substrate. An individual electrode 105 is formed below the piezoelectric body 102, that is, on the elastic vibration plate 103, and a common electrode 104 is formed on the surface of the piezoelectric body 102.
【０００７】個別電極１０５は、圧電体毎に独立して圧
電体１０２の非形成領域まで圧電体１０２の長手方向に
延長して形成され、外部から駆動信号が印加される。個
別電極１０５の引出部１０５ａは、途中で分断されてい
て、他方の引出部１０５ｂとの間に抵抗体１１１が接続
されている。そして、各個別電極１０５の引出部１０５
ａは、個別電極１０５の配列ピッチよりも大きくなるよ
うに形成されている。The individual electrodes 105 are independently formed for each piezoelectric body so as to extend in the longitudinal direction of the piezoelectric body 102 to a region where the piezoelectric body 102 is not formed, and a drive signal is applied from the outside. The lead portion 105a of the individual electrode 105 is divided on the way, and the resistor 111 is connected between the lead portion 105a and the other lead portion 105b. Then, the extraction portion 105 of each individual electrode 105
a is formed so as to be larger than the arrangement pitch of the individual electrodes 105.
【０００８】これら圧電体１０２、弾性振動板１０３、
共通電極１０４、個別電極１０５、及び抵抗体１１１に
より圧力発生部材１０１が構成されている。The piezoelectric body 102, the elastic diaphragm 103,
The common electrode 104, the individual electrode 105, and the resistor 111 constitute a pressure generating member 101.
【０００９】圧力発生部材１０１の下面には、インクキ
ャビティ１０６が配置されて加圧ユニットが、またその
下方にインク供給量制御ノズル１０９が、その下方にイ
ンク供給路１０８、さらにその下方にノズル１１０が位
置している。インクキャビティ１０６、インク供給量制
御ノズル１０９、インク供給路１０８は、それぞれ異な
る板状の部材９０１、９０２、９０３に形成され、また
ノズル１１０はノズルプレート１０７に穿設されてい
る。部材９０１と弾性振動板１０３と積層してインクキ
ャビティ形成部材が、また部材９０２、９０３、ノズル
プレート１０７とを積層してインク供給路形成部材が形
成されている。An ink cavity 106 is arranged on the lower surface of the pressure generating member 101, and a pressure unit is provided. An ink supply amount control nozzle 109 is provided below the ink cavity 106. An ink supply path 108 is provided below the ink supply amount control nozzle. Is located. The ink cavity 106, the ink supply amount control nozzle 109, and the ink supply path 108 are formed in different plate-like members 901, 902, and 903, respectively, and the nozzle 110 is formed in the nozzle plate 107. An ink cavity forming member is formed by laminating the member 901 and the elastic vibration plate 103, and an ink supply path forming member is formed by laminating the members 902 and 903 and the nozzle plate 107.
【００１０】この実施例では、インクキャビティ１０
６、圧電体１０２ともに、各列複数個ずつ２列に配置さ
れてインク加圧ユニットが構成されている。そして各列
の対向する側にノズル１１０が配置され、また離間した
側にインク供給量制御ノズル１０９が位置している。な
お、ノズル１１０とインクキャビティ１０６との間には
部材１０２、９０３が存在するが、これらの部材には図
１０、図１１に示すようにインクキャビティの幅よりも
小さく、かつノズル１１０の直径よりも大きな貫通孔１
１２、１１３を穿設して連通孔１１４が形成されてい
る。In this embodiment, the ink cavity 10
6, both the piezoelectric bodies 102 are arranged in a plurality of rows in two rows to form an ink pressurizing unit. The nozzles 110 are arranged on opposite sides of each row, and the ink supply amount control nozzles 109 are located on the separated side. The members 102 and 903 exist between the nozzle 110 and the ink cavity 106, and these members are smaller than the width of the ink cavity and smaller than the diameter of the nozzle 110 as shown in FIGS. Large through hole 1
The communication holes 114 are formed by drilling the holes 12 and 113.
【００１１】インク供給路１０８は、各列のインクキャ
ビティ１０６に一部がラップするように平行に形成さ
れ、前述のインク供給量制御ノズル１０９を介してイン
クキャビティ１０６に連通し、また端部領域で一体とな
って略「Ｕ」字状に形成されている。The ink supply path 108 is formed in parallel with the ink cavities 106 of each row so as to partially overlap the ink cavities 106, communicates with the ink cavities 106 via the above-described ink supply amount control nozzles 109, and has an end area. And are integrally formed in a substantially "U" shape.
【００１２】さらに後述する製造方法を示す図３、図４
からも明らかなように、圧電体１０２の下側に形成され
る個別電極１０５は、その幅Ｗ1が、インクキャビティ
１０６の幅ｗ３よりも狭くなるように形成され、また圧
電体１０２は、その幅ｗ２がインクキャビティ１０６の
幅ｗ３よりも狭く、かつ個別電極１０５の幅Ｗ1よりも
広くなるように形成されている。また、抵抗体１１１
は、弾性振動板１０３、部材９０１〜９０３が全て重な
る領域で個別電極１０５の引出部１０５ａ、１０５ｂに
接続されている。3 and 4 showing a manufacturing method which will be described later.
As is clear from FIG. 5, the individual electrode 105 formed below the piezoelectric body 102 is formed such that its width W1 is smaller than the width w3 of the ink cavity 106, and the piezoelectric body 102 has its width The width w2 is smaller than the width w3 of the ink cavity 106 and wider than the width W1 of the individual electrode 105. Also, the resistor 111
Are connected to the extraction portions 105a and 105b of the individual electrode 105 in a region where the elastic vibration plate 103 and the members 901 to 903 all overlap.
【００１３】インクは、インク供給路１０８からインク
量制御ノズル１０９を通り、インク加圧ユニットのイン
クキャビティ１０６に蓄えられ、抵抗体１１１を形成し
た個別電極１０５より伝達された駆動信号により、圧電
体１０２の伸縮運動の繰り返しにより、ノズル１１０か
らインクが押し出され、インク滴吐出後にインク供給路
１０８からインク供給量制御ノズル１０９を経由してイ
ンクキャビティ１０６にインクが供給される。The ink is stored in the ink cavity 106 of the ink pressurizing unit from the ink supply path 108 through the ink amount control nozzle 109, and is driven by the driving signal transmitted from the individual electrode 105 forming the resistor 111, to generate the piezoelectric material. The ink is pushed out from the nozzle 110 by the repetition of the expansion and contraction movement of the 102, and the ink is supplied to the ink cavity 106 from the ink supply path 108 via the ink supply amount control nozzle 109 after the ejection of the ink droplet.
【００１４】次に上述した記録ヘッドの製造方法につい
て説明する。まず、圧力発生部材１０１を製造する。こ
こで、選択する抵抗体材料により圧電体材料との焼成条
件（温度、雰囲気等）が異なるため、圧電体１０２と抵
抗体１１１を同時に焼成できる場合とできない場合とが
ある。Next, a method for manufacturing the above-described recording head will be described. First, the pressure generating member 101 is manufactured. Here, since the firing conditions (temperature, atmosphere, etc.) for the piezoelectric material differ depending on the resistor material to be selected, the piezoelectric body 102 and the resistor 111 may or may not be fired simultaneously.
【００１５】．同時焼成が可能な場合 ドクターブレード法、押し出し法等によりアルミナ（Ａ
ｌ2Ｏ3）、ジルコニア（ＺｒＯ2 ）、ＰＺＴ等の材料を
用いてグリーンシートを形成し、乾燥後に焼成して弾性
振動板１０３を得る。ここでの弾性振動板１０３を形成
する材料は、圧電体１０２との同時焼成時の熱膨張係数
の差による圧力発生部材１０１の歪みを防止する為、圧
電体１０２に近い熱膨張係数の材料を選択するのが望ま
しい。[0015] When simultaneous firing is possible Alumina (A
A green sheet is formed using a material such as l 2 O 3 ), zirconia (ZrO 2 ), or PZT, and dried and fired to obtain the elastic vibration plate 103. Here, the material forming the elastic vibration plate 103 is a material having a thermal expansion coefficient close to that of the piezoelectric body 102 in order to prevent distortion of the pressure generating member 101 due to a difference in thermal expansion coefficient during simultaneous firing with the piezoelectric body 102. It is desirable to choose.
【００１６】次に、弾性振動板１０３の表面に図３に示
すように、個別電極１０５、引出部１０５ａ、及び抵抗
体１１を形成する分断部４０１を空けて引出部１０５ｂ
を、Ａｇ−Ｐｄ等のスクリーン印刷法等により形成し、
乾燥する。ついで図４に示すように個別電極１０５の表
面にチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の焼成後に圧電
体１０２となる、いわゆる圧電体の前駆体をインクキャ
ビティ１０６の位置に対応させて形成する。圧電体１０
２の形成方法としては、インクキャビティ１０６に対応
させてスクリーン印刷法によりペースト状の圧電材料を
選択的に印刷形成する方法（以下、印刷法と称す。）
と、グリーンシート状の圧電材料をプレス法等により所
望の形状に成形し、それを弾性振動板１０３に転写する
方法（以下、転写法と称す。）との２つの方法がある。Next, as shown in FIG. 3, on the surface of the elastic vibration plate 103, an individual electrode 105, a lead portion 105a, and a dividing portion 401 for forming the resistor 11 are opened to form a lead portion 105b.
Is formed by a screen printing method such as Ag-Pd or the like,
dry. Next, as shown in FIG. 4, on the surface of the individual electrode 105, a so-called piezoelectric precursor, which becomes the piezoelectric body 102 after firing of lead zirconate titanate (PZT) or the like, is formed corresponding to the position of the ink cavity 106. Piezoelectric body 10
As a method of forming 2, a method of selectively printing and forming a paste-like piezoelectric material by a screen printing method corresponding to the ink cavity 106 (hereinafter, referred to as a printing method).
And a method in which a green sheet-shaped piezoelectric material is formed into a desired shape by a pressing method or the like and transferred to the elastic vibration plate 103 (hereinafter, referred to as a transfer method).
【００１７】印刷法は、ＰｂＯ、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、及
び添加剤を調合、混合した後、８００〜１０００℃で仮
焼、粉砕しバインダーを添加してＰＺＴのペーストを作
る。インクキャビティ１０６に対応した所望の形状にパ
ターニングした４００〜１０００メッシュ程度のスクリ
ーンマスクにより、予め個別電極等１０５、１０５ａ、
１０５ｂが形成された弾性振動板１０３の表面にＰＺＴ
ペーストを印刷し、乾燥する。In the printing method, PbO, TiO 2 , ZrO 2 , and additives are prepared and mixed, and then calcined at 800 to 1000 ° C., pulverized, and a binder is added to produce a PZT paste. By using a screen mask of about 400 to 1000 mesh patterned into a desired shape corresponding to the ink cavity 106, the individual electrodes 105, 105a,
PZT is formed on the surface of the elastic diaphragm 103 on which the 105b is formed.
Print and dry the paste.
【００１８】一方、転写法は、ＰｂＯ、ＴｉＯ2、Ｚｒ
Ｏ2、添加剤を調合、混合した後８００〜１０００℃で
仮焼、粉砕しバインダーを添加してＰＺＴのペーストを
作り、これをドクターブレード法、押し出し法などで厚
み管理されたＰＺＴのシート（グリーンシート）をつく
る。次に、図７に示すようにグリーンシートをプレス法
等で定盤３０１に広げられた剥離性が高いシート３０３
の表面に、インクキャビティ１０６に対応した所望の形
状に打ち抜いて圧電材料３０２を形成する。更に、これ
を図８に示すように個別電極１０５を形成した弾性振動
板１０３と位置合わせを行い押圧することにより、シー
ト３０３の圧電材料３０２を弾性振動板１０３の個別電
極の表面に転写し、その後に乾燥する。On the other hand, the transfer method uses PbO, TiO 2 , Zr
After blending and mixing O 2 and additives, the mixture is calcined and pulverized at 800 to 1000 ° C. to add a binder to form a PZT paste, which is then subjected to a PZT sheet (thickness controlled by a doctor blade method, an extrusion method, or the like). Green sheet). Next, as shown in FIG. 7, a green sheet 303 having a high releasability spread on a platen 301 by a pressing method or the like.
Is punched into a desired shape corresponding to the ink cavity 106 to form the piezoelectric material 302. Further, as shown in FIG. 8, the piezoelectric material 302 of the sheet 303 is transferred to the surface of the individual electrode of the elastic vibration plate 103 by being aligned with the elastic vibration plate 103 on which the individual electrode 105 is formed as shown in FIG. Then dry.
【００１９】次に、図５に示すように個別電極１０５の
引出部１０５ａ、１０５ｂとの間の領域４０１に、酸化
ルテニウム（ＲｕＯ2）等の抵抗体１１１を引出部１０
５ａ、１０５ｂに一部がオーバーラップするように２０
０〜４００メッシュでスクリーン印刷し、その後、１２
０〜１３０℃で乾燥を行う。Next, as shown in FIG. 5, a resistor 111 such as ruthenium oxide (RuO 2 ) is placed in a region 401 between the lead portions 105 a and 105 b of the individual electrode 105.
20 so that 5a and 105b partially overlap
Screen printing with 0-400 mesh, then 12
Dry at 0-130 ° C.
【００２０】上記の様にして弾性振動板１０３の表面に
圧電体１０２、電極１０５、引出部１０５ａ、１０５
ｂ、抵抗体１１１を形成したものを１０００〜１２００
℃で大気中で焼成する。この後、図６に示すように共通
電極１０４を圧電体１０２の表面に印刷法、スパッタ法
等で形成する。この後、抵抗値検査を行い、バラツキ許
容レベル内に各抵抗値が収まるように必要に応じてレー
ザートリマーにより抵抗値トリミングを行う。As described above, the piezoelectric body 102, the electrode 105, and the extraction portions 105a and 105 are formed on the surface of the elastic vibration plate 103.
b, 1000-1200 formed resistor 111
Fire in air at ℃. Thereafter, as shown in FIG. 6, a common electrode 104 is formed on the surface of the piezoelectric body 102 by a printing method, a sputtering method, or the like. Thereafter, a resistance value inspection is performed, and resistance value trimming is performed by a laser trimmer as necessary so that each resistance value falls within an allowable variation level.
【００２１】．同時焼成が不可能な場合 前述の製造方法において、酸化ルテニウム（ＲｕＯ2）
等の抵抗体１１１の形成工程をスキップして１０００〜
１２００℃で大気中で焼成し、焼成後に、カーボン等の
抵抗体１１１を個別電極１０５の引出部１０５ａ、１０
５ｂとの間の領域４０１に一部を引出部１０５ａ、１０
５ｂにオーバーラップさせるてスクリーン印刷し、その
後に乾燥し、カーボン系の抵抗体材料に適した温度１８
０〜２００℃で焼成する。この後、図６に示したように
共通電極１０４を形成し、抵抗値検査を行い、バラツキ
許容レベル内に各抵抗値が収まるように必要に応じてレ
ーザートリマーにより抵抗値トリミングを行う。[0021] When Simultaneous Firing is not Possible In the above-described production method, ruthenium oxide (RuO 2 )
Skipping the step of forming the resistor 111 such as 1000
After firing in the air at 1200 ° C., the resistor 111 such as carbon is connected to the lead portions 105 a,
5b, a part of each of the extraction portions 105a,
5b, screen-printed, and then dried to a temperature suitable for a carbon-based resistor material.
Bake at 0-200 ° C. Thereafter, as shown in FIG. 6, the common electrode 104 is formed, the resistance value is inspected, and the resistance value is trimmed by a laser trimmer as necessary so that each resistance value falls within the allowable variation level.
【００２２】このようにして構成された圧力発生部材１
０１は、インクキャビティ１０６を形成した部材９０
１、インク供給量制御ノズル１０９を形成した部材９０
２、インク供給路１０８を形成した部材９０３、ノズル
プレート１０７と積層、接着されてヘッドが完成する。The pressure generating member 1 constructed as described above
01 is a member 90 having the ink cavity 106 formed therein.
1. The member 90 on which the ink supply amount control nozzle 109 is formed
2. The member 903 having the ink supply passage 108 and the nozzle plate 107 are laminated and adhered to complete the head.
【００２３】ここでの部材９０１、９０２、９０３、ノ
ズルプレート１０７は、 高分子の射出成形法 ＳＵＳ、Ｎｉ等の金属板に印刷や、フォトリソ工程に
より所望の形状にレジストを形成し、レジストの残って
いない部分をエッチングにより除去するエッチング法 基板上に印刷や、フォトリソ工程により所望の形状に
レジストを形成し、無電解メッキや電解メッキによりＮ
ｉ等を成長させる電鋳法。 プレス法等がある。The members 901, 902, 903 and the nozzle plate 107 are formed by printing on a metal plate such as SUS or Ni by injection molding of a polymer or by forming a resist in a desired shape by a photolithography process and leaving the resist. Etching method to remove unexposed parts by etching Print resist on substrate, form resist in desired shape by photolithography process, and apply N2 by electroless plating or electrolytic plating
An electroforming method for growing i and the like. There is a press method and the like.
【００２４】圧力発生部材１０１、インクキャビティ形
成部材９０１、インク供給量制御ノズル形成部材９０
２、インク供給路形成部材９０３、ノズルプレート１０
７を接着する方法としては、 エポキシ、ポリイミド系等の接着剤による方法 インクキャビティ１０６、ノズルプレート１０７にＮ
ｉ等の金属を選択した場合、圧力発生部材１０１のノズ
ルプレート等を接着する面にＮｉ等の金属をスパッタ法
や、メッキ法によりメタライズし、インクキャビティ１
０６、ノズルプレート１０７を積み重ね、加圧し、高温
雰囲気中に放置する事で熱拡散により接着する方法等が
ある。The pressure generating member 101, the ink cavity forming member 901, the ink supply amount control nozzle forming member 90
2. Ink supply path forming member 903, nozzle plate 10
As a method for bonding 7, a method using an adhesive such as epoxy or polyimide is applied to the ink cavity 106 and the nozzle plate 107.
When a metal such as i is selected, a metal such as Ni is metallized on the surface of the pressure generating member 101 to which the nozzle plate or the like is adhered by a sputtering method or a plating method.
06, a method in which the nozzle plates 107 are stacked, pressurized, and left in a high-temperature atmosphere to bond them by thermal diffusion.
【００２５】ここで、接着剤法は接着剤塗布時、硬化時
の接着剤の流れ出しによりノズルが接着剤により目詰ま
りを起こし易いので、接着剤を塗布する際の厚みは１０
μｍ以下に管理するのが望ましい。Here, in the adhesive method, the nozzle is liable to be clogged by the adhesive due to the flow of the adhesive at the time of applying and curing the adhesive.
It is desirable to control the thickness to less than μm.
【００２６】このようにして製作された記録ヘッドは、 ・圧電体１０２ 材料・・・ＰＺＴ ・圧電体１０２ 厚み・・・３０μｍ ・弾性振動板１０３ 材料・・・ＺｒＯ2 ・弾性振動板１０３ 厚み・・・１０μｍ ・抵抗体１１１ 材料・・・ＲｕＯ2 製造方法 ・圧電体１０２ スクリーン印刷法 ・共通電極１０４ スパッタ法 ・個別電極１０５ スクリーン印刷法 ・抵抗体１１１ スクリーン印刷法 ・インクキャビティ部材９０１ エッチング法 ・ノズルプレート１０７ エッチング法 そして、インクキャビティ部材９０１、インク供給量制
御ノズル形成部材９０２、インク供給路形成部材９０
３、ノズルプレート１０７の相互が熱拡散法により、ま
た圧力発生部材１０１とインクキャビティ部材９０１と
がエポキシ系接着剤により接合されている。The recording head manufactured in this manner includes: a piezoelectric body 102 material: PZT; a piezoelectric body thickness: 30 μm; an elastic diaphragm 103 material: ZrO 2; an elastic diaphragm 103 thickness;・ ・ 10μm ・ Resistor 111 Material ・ ・ ・ RuO 2 manufacturing method ・ Piezoelectric 102 screen printing method ・ Common electrode 104 sputtering method ・ Individual electrode 105 screen printing method ・ Resistor 111 screen printing method ・ Ink cavity member 901 etching method ・Nozzle plate 107 Etching method Ink cavity member 901, ink supply amount control nozzle forming member 902, ink supply path forming member 90
3. The nozzle plate 107 is joined to each other by a thermal diffusion method, and the pressure generating member 101 and the ink cavity member 901 are joined by an epoxy adhesive.
【００２７】図１０、図１１は、本発明の他の実施例
を、それぞれ圧電体１０２の配列方向、及びその長手方
向の断面を拡大して示すものであって、この実施例では
圧電体１０２の周囲を絶縁材料６０１を充填して電気的
リークが防止されている。また、これら図１０、１１か
らも明らかなように個別電極１０５の幅Ｗ1、圧電体１
０２の幅ｗ２は、共にインクキャビティ１０６の幅ｗ３
よりも狭く、かつ個別電極の幅Ｗ1が圧電体１０２の幅
ｗ２よりも狭くなるように形成されている。一方、圧電
体１０２の長手方向においては、圧電体１０２は、イン
クキャビティ１０６の両端から若干ΔＬ１、ΔＬ２突出
するように形成され、さらにノズル１１０の側では圧電
体１０２が個別電極１０５の先端よりも突出している。FIGS. 10 and 11 show another embodiment of the present invention, in which the cross section in the arrangement direction of the piezoelectric bodies 102 and the longitudinal direction thereof are enlarged, respectively. Is filled with an insulating material 601 to prevent electrical leakage. Further, as is apparent from FIGS. 10 and 11, the width W1 of the individual electrode 105,
02 is the width w3 of the ink cavity 106.
The width W1 of the individual electrode is smaller than the width w2 of the piezoelectric body 102. On the other hand, in the longitudinal direction of the piezoelectric body 102, the piezoelectric body 102 is formed so as to slightly project from the opposite ends of the ink cavity 106 by ΔL1 and ΔL2. It is protruding.
【００２８】上記構造によれば、３０μmという非常に
薄いＰＺＴからなる圧電体１０２を弾性振動板１０３に
容易に形成することができる。また３０Ｖ程度の低い電
圧によっても０．２μmの変位を得ることができ、イン
クジェット式記録ヘッドとして充分な特性を確保するこ
とができた。According to the above structure, the piezoelectric body 102 made of PZT, which is as thin as 30 μm, can be easily formed on the elastic vibration plate 103. Also, a displacement of 0.2 μm could be obtained even with a low voltage of about 30 V, and sufficient characteristics as an ink jet recording head could be secured.
【００２９】なお、本実施例に於いては、焼結した弾性
振動板上に圧電体、電極、抵抗体材料を形成する工程に
付いて説明したが、本発明は未焼成の弾性振動板上に圧
電体、電極材料、抵抗体材料を形成し、その後に一体焼
成すると、高分子材料等の接着剤の層が弾性振動板と圧
電体との間に介在しないため、接着層の厚みの変化に起
因するインク滴吐出特性バラツキが大幅に低減できる。In this embodiment, the process of forming the piezoelectric material, the electrode and the resistor material on the sintered elastic vibration plate has been described. When the piezoelectric material, electrode material, and resistor material are formed and then fired integrally, the thickness of the adhesive layer changes because the adhesive layer such as a polymer material does not intervene between the elastic diaphragm and the piezoelectric material. The variation in the ink droplet ejection characteristics due to the above can be greatly reduced.
【００３０】インクキャビティ形成部材９０１よりも表
面側に位置する部材、つまりインクキャビティ形成部材
９０１、弾性振動板１０３、個別電極１０５、圧電体１
０２、及び抵抗体を、同時に焼成して形成することがで
き、小型化、多ノズル化が可能で、形状管理、検査の容
易となりコストダウンを図ることができる。The members located on the surface side of the ink cavity forming member 901, that is, the ink cavity forming member 901, the elastic vibration plate 103, the individual electrode 105, and the piezoelectric body 1
02 and the resistor can be formed by firing simultaneously, the size and the number of nozzles can be reduced, the shape management and inspection can be facilitated, and the cost can be reduced.
【００３１】図１２は、本発明の他の実施例を示すもの
であって、この実施例においては弾性振動板３の表面に
個別電極に接続するＩＣ実装用の配線パターン１２２を
形成し、この配線パターン１２２に圧電体駆動用のドラ
イバーＩＣ１２１や、抵抗体１１１を形成したものであ
る。この実施例によれば、記録ヘッドのノズル数分の駆
動信号を記録装置本体から供給する場合には、少なくと
もノズル数分の線数を必要としていたものを、ＩＣ駆動
用の信号の数だけに信号ライン数を低減できる。FIG. 12 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, a wiring pattern 122 for mounting an IC connected to an individual electrode is formed on the surface of an elastic vibration plate 3. A driver IC 121 for driving a piezoelectric body and a resistor 111 are formed on a wiring pattern 122. According to this embodiment, when the drive signals for the number of nozzles of the print head are supplied from the printing apparatus main body, the number of lines required for at least the number of nozzles is reduced to only the number of IC drive signals. The number of signal lines can be reduced.
【００３２】[0032]
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
複数の圧電体の表面が連続する上電極により覆われてい
るため、上電極により湿気などが圧電体に侵入するのを
可及的に防止して歩留まりの向上することができる。ま
た、個々の圧電体に独立して上電極を形成する場合に比
較して、簡単なマスクにより電極構成材料を塗布、形成
することができ、かつ上電極からの引き出し線の作りつ
けも不要となるため製造工程の簡素化を図ることができ
る。さらには、上電極が圧電体を覆っているので、圧電
体の作動領域を下電極により規制できて、各インクキャ
ビティの容積を均等に変化させることができる。As described above, according to the present invention,
Since the surfaces of the plurality of piezoelectric bodies are covered by the continuous upper electrodes, it is possible to prevent moisture and the like from entering the piezoelectric bodies by the upper electrodes as much as possible and to improve the yield. Also, compared to the case where the upper electrode is formed independently on each piezoelectric body, the electrode constituent material can be applied and formed using a simple mask, and there is no need to create a lead from the upper electrode. Therefore, the manufacturing process can be simplified. Furthermore, since the upper electrode covers the piezoelectric body, the operating area of the piezoelectric body can be regulated by the lower electrode, and the volume of each ink cavity can be changed uniformly.
【図１】本発明のインクジェット式記録ヘッドの一実施
例を示す上面図である。FIG. 1 is a top view showing one embodiment of an ink jet recording head of the present invention.
【図２】図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図１におけるＡ
−Ａ線、及びＢ−Ｂ線での断面構造を示す図である。FIGS. 2 (a) and 2 (b) show A in FIG.
It is a figure which shows the cross-sectional structure in the -A line and the BB line.
【図３】図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明のインク
ジェット式記録ヘッドの製造工程のうち、電極形成工程
を示す上面図と、Ａ−Ａ線での断面図である。FIGS. 3A and 3B are a top view showing an electrode forming step and a cross-sectional view taken along line AA, respectively, of the manufacturing process of the ink jet recording head of the present invention.
【図４】図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明のインク
ジェット式記録ヘッドの製造工程のうち、圧電体積層工
程を示す上面図と、Ａ−Ａ線での断面図である。FIGS. 4A and 4B are a top view and a cross-sectional view taken along line AA, respectively, showing a piezoelectric layering step in the manufacturing process of the ink jet recording head of the present invention.
【図５】図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明のインク
ジェット式記録ヘッドの製造工程のうち、抵抗体実装工
程を示す上面図と、Ａ−Ａ線での断面図である。FIGS. 5A and 5B are a top view and a cross-sectional view taken along line AA, respectively, showing a resistor mounting step in the manufacturing process of the ink jet recording head of the present invention.
【図６】図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明のインク
ジェット式記録ヘッドの製造工程のうち、共通電極形成
工程を示す上面図と、Ａ−Ａ線での断面図である。FIGS. 6A and 6B are a top view and a cross-sectional view taken along line AA, respectively, showing a common electrode forming step in the manufacturing process of the ink jet recording head of the present invention.
【図７】図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ圧電体の製造工
程を示す図である。FIGS. 7A and 7B are diagrams illustrating a manufacturing process of a piezoelectric body, respectively.
【図８】図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ圧電体の転写工
程を示す図である。FIGS. 8 (a) and (b) are diagrams illustrating a step of transferring a piezoelectric body, respectively.
【図９】図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ圧電体の上電極
形成工程を示す図である。FIGS. 9A and 9B are diagrams showing a step of forming an upper electrode of a piezoelectric body, respectively.
【図１０】本発明のインクジェット式記録ヘッドの他の
実施例の、圧電体の配列方向の断面構造を拡大して示す
図である。FIG. 10 is an enlarged view showing a cross-sectional structure of another embodiment of the ink jet recording head of the present invention in the direction in which the piezoelectric bodies are arranged.
【図１１】本発明のインクジェット式記録ヘッドの他の
実施例の、圧電体の長手方向の断面構造を拡大して示す
図である。FIG. 11 is an enlarged view showing a longitudinal sectional structure of a piezoelectric body of another embodiment of the ink jet recording head of the present invention.
【図１２】本発明のインクジェット式記録ヘッドの他の
実施例を示す上面図である。FIG. 12 is a top view showing another embodiment of the ink jet recording head of the present invention.
【図１３】従来のインクジェット式記録ヘッドの一例を
示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a conventional ink jet recording head.
【図１４】インクジェット式記録ヘッドの駆動回路を示
す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a drive circuit of an ink jet recording head.
【図１５】インクジェット式記録ヘッドの駆動回路を示
す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating a drive circuit of the ink jet recording head.
１０１ 圧力発生部材 １０２ 圧電体 １０３ 弾性振動板 １０４ 共通電極 １０５ 個別電極 １０６ インクキャビティ １０７ ノズルプレート １０８ インク供給路 １０９ インク供給量制御ノズル １１０ ノズル １１１ 抵抗体 Reference Signs List 101 pressure generating member 102 piezoelectric body 103 elastic vibration plate 104 common electrode 105 individual electrode 106 ink cavity 107 nozzle plate 108 ink supply path 109 ink supply amount control nozzle 110 nozzle 111 resistor
Claims (2)
が加圧される複数のインクキャビティが形成されたイン
クキャビティ形成部材と、前記弾性振動板の前記各イン
クキャビティと対向する表面に前記インクキャビティに
対応させて形成された下電極と、前記下電極に対応する
ようにその表面に形成された圧電体と、複数の前記圧電
体を覆うように連続体として前記圧電体の表面に形成さ
れた上電極とからなるインクジェット式記録ヘッド。An ink cavity forming member formed with a plurality of ink cavities to which ink is pressurized via an elastically deformable elastic vibration plate; and the ink on a surface of the elastic vibration plate opposed to each of the ink cavities. A lower electrode formed corresponding to the cavity, a piezoelectric body formed on the surface corresponding to the lower electrode, and a continuous body formed on the surface of the piezoelectric body to cover a plurality of the piezoelectric bodies. An ink jet recording head comprising an upper electrode.
れ、また前記上電極が前記圧電体と前記絶縁材料との表
面を覆うように連続体として形成されている請求項１に
記載のインクジェット式記録ヘッド。2. The method according to claim 1, wherein an insulating material is filled between the piezoelectric bodies, and the upper electrode is formed as a continuous body so as to cover surfaces of the piezoelectric body and the insulating material. Ink jet recording head.
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