JPH09187931A - Piezoelectric/electrostrictive film type chip - Google Patents
Piezoelectric/electrostrictive film type chipInfo
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- JPH09187931A JPH09187931A JP8194737A JP19473796A JPH09187931A JP H09187931 A JPH09187931 A JP H09187931A JP 8194737 A JP8194737 A JP 8194737A JP 19473796 A JP19473796 A JP 19473796A JP H09187931 A JPH09187931 A JP H09187931A
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- piezoelectric
- electrostrictive
- film type
- type chip
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】 本発明は、圧電／電歪膜型
素子の集積体たる圧電／電歪膜型チップに係り、更に詳
しくは、インクジェットプリントヘッドに好適に用いる
ことができる圧電／電歪膜型チップに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric / electrostrictive film type chip which is an integrated body of piezoelectric / electrostrictive film type devices, and more specifically, a piezoelectric / electrostrictive device which can be preferably used in an inkjet printhead. The present invention relates to a membrane type chip.
【０００２】[0002]
【従来の技術】 近年になり、基体内部に形成した加圧
室内の圧力を上昇させる機構の一つとして、加圧室壁に
設けた圧電／電歪作動部の変位によって、当該加圧室の
体積を変化させるようにした圧電／電歪膜型素子が知ら
れている。このような圧電／電歪膜型素子は、例えば、
インクジェットプリンターに使用されるプリントヘッド
のインクポンプなどとして利用されており、インクが供
給され、充填された加圧室内の圧力を圧電／電歪作動部
の変位によって上昇させることにより、加圧室内に連通
するノズル孔からインク微粒を打ち出し、印字するよう
になっている2. Description of the Related Art In recent years, as one of the mechanisms for increasing the pressure in the pressurizing chamber formed inside the substrate, the displacement of the piezoelectric / electrostrictive operating portion provided on the wall of the pressurizing chamber causes the pressure chamber to move. There is known a piezoelectric / electrostrictive film type element having a variable volume. Such a piezoelectric / electrostrictive film type element is, for example,
It is used as an ink pump for print heads used in inkjet printers. It is supplied with ink and the pressure in the filled pressure chamber is increased by the displacement of the piezoelectric / electrostrictive operating unit, causing it to move into the pressure chamber. Fine ink particles are ejected from the communicating nozzle holes for printing.
【０００３】 図４は、従来公知の圧電／電歪膜型素子
をアクチュエータとして用いたインクジェットプリント
ヘッド（一部分）の一例を示すもので、このインクジェ
ットプリントヘッドは、圧電／電歪アクチュエータ２０
の複数個が一体となった圧電／電歪膜型チップ１０と、
その複数の圧電／電歪アクチュエータ２０のそれぞれに
対応する複数個のノズル孔１２の開いたインクノズル部
材１１とが接合一体化されて形成されたものであり、圧
電／電歪アクチュエータ２０内に形成された加圧室３０
に供給されたインクがインクノズル部材１１に設けられ
たノズル孔１２を通じて噴出されるようになっている。FIG. 4 shows an example (partial) of an inkjet print head using a conventionally known piezoelectric / electrostrictive film type element as an actuator. The inkjet print head includes a piezoelectric / electrostrictive actuator 20.
A piezoelectric / electrostrictive film type chip 10 in which a plurality of
The ink nozzle member 11 having a plurality of nozzle holes 12 corresponding to each of the plurality of piezoelectric / electrostrictive actuators 20 is formed integrally with the piezoelectric / electrostrictive actuator 20. Pressurized chamber 30
The ink supplied to the ink is ejected through the nozzle holes 12 provided in the ink nozzle member 11.
【０００４】 インクノズル部材１１は、複数のノズル
孔１２が設けられた薄肉平板状のノズルプレート１３
と、複数のオリフィス孔１４が設けられた同じく薄肉平
板状のオリフィスプレート１５が、流路プレート１６を
挟んで積層され、接着剤などで一体的に接合された構造
となっている。インクノズル部材１１の内部には、ノズ
ル孔１２にインクを導くインク噴出用流路１７と、オリ
フィス孔１４にインクを導くインク供給用流路１８が形
成されている。なお、これらのインクノズル部材１１は
通常プラスチックや金属により構成される。The ink nozzle member 11 is a thin flat plate-like nozzle plate 13 having a plurality of nozzle holes 12.
A thin plate-like orifice plate 15 having a plurality of orifice holes 14 is laminated with the flow path plate 16 sandwiched therebetween and integrally joined with an adhesive or the like. Inside the ink nozzle member 11, an ink jetting flow path 17 for guiding ink to the nozzle hole 12 and an ink supply flow path 18 for guiding ink to the orifice hole 14 are formed. The ink nozzle members 11 are usually made of plastic or metal.
【０００５】 圧電／電歪アクチュエータ２０は、セラ
ミックス基体２１と、該セラミックス基体２１に一体的
に形成された圧電／電歪作動部２２とから構成される。
セラミックス基体２１は、それぞれ薄肉平板状の閉塞プ
レート２３と接続プレート２４が、スペーサプレート２
５を挟んで重ね合され、一体的に構成されている。ここ
で、接続プレート２４には、インクノズル部材１１のオ
リフィスプレート１５に形成されたオリフィス孔１４に
対応する位置に第一連通開口部２６および第二連通開口
部２７がそれぞれ形成されている。The piezoelectric / electrostrictive actuator 20 is composed of a ceramic base 21 and a piezoelectric / electrostrictive operating portion 22 formed integrally with the ceramic base 21.
In the ceramic substrate 21, the thin flat plate-shaped closing plate 23 and the connecting plate 24 are the spacer plates 2
5 are sandwiched and overlapped, and are integrally configured. Here, the connection plate 24 is provided with a first communication opening 26 and a second communication opening 27 at positions corresponding to the orifice holes 14 formed in the orifice plate 15 of the ink nozzle member 11.
【０００６】 スペーサプレート２５には、窓部２８が
複数形成されており、これらの各窓部２８に対して、接
続プレート２４に設けられた第一連通開口部２６および
第二連通開口部２７が開口されるように、スペーサプレ
ート２５と接続プレート２４が重ね合わされている。ま
た、スペーサプレート２５の接続プレート２４が重ね合
わされた側とは反対側の面には、閉塞プレート２３が重
ね合わされており、この閉塞プレート２３により窓部２
８の開口が覆蓋されている。このようにして、セラミッ
クス基体２１の内部には、加圧室３０が形成されてい
る。A plurality of windows 28 are formed in the spacer plate 25. For each of these windows 28, the first series opening 26 and the second communication opening 27 provided in the connection plate 24 are provided. The spacer plate 25 and the connection plate 24 are overlapped with each other so as to open. A closing plate 23 is overlapped on the surface of the spacer plate 25 opposite to the side where the connection plate 24 is overlapped.
The eight openings are covered. In this way, the pressure chamber 30 is formed inside the ceramic substrate 21.
【０００７】 そして、セラミックス基体２１には、閉
塞プレート２３の外面上において、各加圧室３０に対応
する部位にそれぞれ圧電／電歪作動部２２が設けられて
いる。ここで、圧電／電歪作動部２２は、下部電極３
１、圧電／電歪層３２および上部電極３３から成ってい
る。The ceramic substrate 21 is provided with piezoelectric / electrostrictive actuating portions 22 on the outer surface of the closing plate 23 at portions corresponding to the respective pressurizing chambers 30. Here, the piezoelectric / electrostrictive operating unit 22 is connected to the lower electrode 3
1. The piezoelectric / electrostrictive layer 32 and the upper electrode 33.
【０００８】 インクジェットプリントヘッドは圧電／
電歪膜型チップ１０と、インクノズル部材１１とが接合
一体化されて形成されるのであるが、この接合一体化の
際、圧電／電歪アクチュエータ２０に設けた第一連通開
口部２６及び第二連通開口部２７などの連通孔と、イン
クノズル部材１１における複数のオリフィス孔１４など
の連通孔とが、正確な位置関係を保持しつつ接合一体化
される必要がある。Inkjet printheads are piezoelectric /
The electrostrictive film type chip 10 and the ink nozzle member 11 are formed by being joined and integrated. At the time of this joining and unifying, the first series opening portion 26 provided in the piezoelectric / electrostrictive actuator 20 and The communication holes such as the second communication opening 27 and the communication holes such as the plurality of orifice holes 14 in the ink nozzle member 11 need to be joined and integrated while maintaining an accurate positional relationship.
【０００９】 このような圧電／電歪膜型チップ１０と
インクノズル部材１１との接合一体化にあたり、従来に
おいては、図５に示すように、圧電／電歪膜型チップ１
０の縁部にピン孔４２を配設し、このピン孔４２に組立
ピン（図示せず）を挿入することにより絶対的位置決め
を行ない、圧電／電歪膜型チップ１０とインクノズル部
材１１とを接合している。なお、４３は補助孔であり、
ここに補助ピン（図示せず）を挿入して圧電／電歪膜型
チップ１０とインクノズル部材１１の回転ズレを防止す
る。In joining and integrating the piezoelectric / electrostrictive film type chip 10 and the ink nozzle member 11 as described above, conventionally, as shown in FIG. 5, the piezoelectric / electrostrictive film type chip 1 is used.
A pin hole 42 is provided at the edge of 0, and an assembly pin (not shown) is inserted into this pin hole 42 to perform absolute positioning, and the piezoelectric / electrostrictive film type chip 10 and the ink nozzle member 11 are Are joined together. 43 is an auxiliary hole,
An auxiliary pin (not shown) is inserted here to prevent the rotational displacement between the piezoelectric / electrostrictive film type chip 10 and the ink nozzle member 11.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、近年
においては、インクジェットプリンタの解像度の向上、
印刷速度性能の向上という要請がさらに強くなり、その
結果、圧電／電歪膜型チップ１０の集積度がさらに高め
られるとともに多ノズル化が必要となり、それに伴って
圧電／電歪膜型チップ１０の寸法の大型化がより求めら
れるようになってきた。このように圧電／電歪膜型チッ
プ１０が大型化すると、ピン孔４２が圧電／電歪膜型チ
ップ１０の縁部に配設されている場合、ピン孔４２と最
遠部に位置する圧電／電歪アクチュエータ２０との距離
が長くなり、ピン孔４２と圧電／電歪アクチュエータ２
０の連通孔との位置精度が低下するという問題が生じて
きた。これは、セラミックス基体２１が、セラミックス
グリーンシートの成形、打ち抜き加工、積層および焼成
一体化により製造されているため、セラミックスの約２
０％の焼成収縮率が個体によってばらつき、圧電／電歪
膜型チップ１０が大きくなるにつれてばらつきの絶対値
が大きくなったためである。However, in recent years, improvement in resolution of inkjet printers,
The demand for improvement in printing speed performance is further strengthened, and as a result, the integration degree of the piezoelectric / electrostrictive film type chip 10 is further increased and a large number of nozzles are required. Increasing size has become more demanding. When the size of the piezoelectric / electrostrictive film type chip 10 is increased in this way, when the pin hole 42 is arranged at the edge of the piezoelectric / electrostrictive film type chip 10, the piezoelectric member positioned farthest from the pin hole 42. / The distance between the electrostrictive actuator 20 and the pin hole 42 and the piezoelectric / electrostrictive actuator 2 increases.
There has been a problem that the positional accuracy with respect to the communication hole of 0 decreases. This is because the ceramic base 21 is manufactured by molding, punching, laminating and firing of a ceramic green sheet, and the ceramic green sheet is about 2
This is because the firing shrinkage rate of 0% varies depending on the individual, and the absolute value of the variation increases as the size of the piezoelectric / electrostrictive film type chip 10 increases.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】 従って、本発明の目的
とするところは、ピン孔と圧電／電歪アクチュエータの
連通孔との位置精度の低下を最小限に抑え、圧電／電歪
膜型チップがインクノズル部材と位置精度良く接合一体
化することができる圧電／電歪膜型チップを提供するこ
とにある。即ち、本発明によれば、少なくとも複数の窓
部からなる窓部配置パターンを有するスペーサープレー
トと、該窓部を覆蓋する薄肉の閉塞プレートが一体とな
っているセラミック基体と、前記閉塞プレートの外面上
で前記窓部の覆蓋部位に膜形成法によって層状に順次設
けた下部電極、圧電／電歪層及び上部電極より構成され
る圧電／電歪作動部とを備えた圧電／電歪膜型チップで
あって、前記窓部配置パターンの重心位置もしくはその
近傍に位置決めピン孔を設けたことを特徴とする圧電／
電歪膜型チップ、が提供される。Therefore, an object of the present invention is to minimize the deterioration of the positional accuracy between the pin hole and the communication hole of the piezoelectric / electrostrictive actuator, and to suppress the piezoelectric / electrostrictive film type chip. Is to provide a piezoelectric / electrostrictive film type chip that can be joined and integrated with an ink nozzle member with high positional accuracy. That is, according to the present invention, a spacer plate having a window arrangement pattern composed of at least a plurality of windows, a ceramic base body in which a thin closing plate for covering the windows is integrated, and an outer surface of the closing plate. A piezoelectric / electrostrictive film type chip including a lower electrode, a piezoelectric / electrostrictive layer, and a piezoelectric / electrostrictive actuating portion composed of an upper electrode, which are sequentially provided in a layered manner on the cover portion of the window by a film forming method. And a positioning pin hole is provided at or near the center of gravity of the window arrangement pattern.
An electrostrictive film type chip is provided.
【００１２】 また本発明においては、スペーサープレ
ートにおける窓部と、位置決めピン孔との最短距離Ａ
が、 ０．５×ｔ≦Ａ （ｔ；スペーサープレートの板厚） を満たすことが好ましく、その場合には、上記ｔは０．
５ｍｍ以下が好ましい。なお、本発明において、スペー
サープレートとは、グリーンシートではなく、図４に示
す如く、出来上がりの圧電／電歪膜型チップに仮想線を
引いて特定する、仮想部分を指す。Further, in the present invention, the shortest distance A between the window portion of the spacer plate and the positioning pin hole A
Preferably satisfies 0.5 × t ≦ A (t; thickness of spacer plate), and in that case, the above t is 0.
It is preferably 5 mm or less. In the present invention, the spacer plate means not a green sheet but a virtual portion which is specified by drawing a virtual line on the completed piezoelectric / electrostrictive film type chip as shown in FIG.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】 以下、本発明に係る圧電／電歪
膜型チップについて、図面を参照しながら詳細に説明す
る。図１は本発明に係る圧電／電歪膜型チップの一実施
例を示す概略平面図、図２はインクジェットプリントヘ
ッドの一ノズル部の一例を示す断面説明図である。圧電
／電歪膜型チップ５０は、圧電／電歪アクチュエータ５
１を多数集積して形成されており、圧電／電歪膜型チッ
プ５０の窓部配置パターンの重心位置若しくはその近傍
に、位置決め用ピン孔５２が設けられている。この位置
決め用ピン孔５２は、図２に示すように、圧電／電歪ア
クチュエータ５１における連通孔である第一連通開口部
５４および第二連通開口部５５と、インクノズル部材５
６における連通孔である複数のオリフィス孔５７とを精
密に位置決めしつつ、圧電／電歪アクチュエータ５１と
インクノズル部材５６とを接合するために配設したもの
であり、具体的には、このピン孔５２に組立ピン５８を
挿入することにより位置決めして接合を行なう。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a piezoelectric / electrostrictive film type chip according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic plan view showing an embodiment of a piezoelectric / electrostrictive film type chip according to the present invention, and FIG. 2 is a sectional explanatory view showing an example of a nozzle portion of an ink jet print head. The piezoelectric / electrostrictive film type chip 50 includes the piezoelectric / electrostrictive actuator 5
1 are integrated and formed, and positioning pin holes 52 are provided at or near the center of gravity of the window arrangement pattern of the piezoelectric / electrostrictive film type chip 50. As shown in FIG. 2, the positioning pin hole 52 has a first communication opening 54 and a second communication opening 55, which are communication holes in the piezoelectric / electrostrictive actuator 51, and the ink nozzle member 5.
6 is provided for joining the piezoelectric / electrostrictive actuator 51 and the ink nozzle member 56 while precisely positioning the plurality of orifice holes 57, which are communicating holes, in FIG. By inserting the assembly pin 58 into the hole 52, positioning and joining are performed.
【００１４】 このように、位置決め用ピン孔５２を圧
電／電歪膜型チップ５０の窓部配置パターンの重心位置
若しくはその近傍に設け、このピン孔５２に組立ピン５
８を挿入することにより位置決めして接合を行なうと、
圧電／電歪膜型チップ５０が大型化しても、ピン孔５２
と最遠部に位置する圧電／電歪アクチュエータ５１との
距離が従来のものに比して短くなるため、ピン孔５２と
圧電／電歪アクチュエータ５１の連通孔である第一連通
開口部５４および第二連通開口部５５と、インクノズル
部材５６における連通孔である複数のオリフィス孔５７
との位置精度の低下が最小限に抑えられ、圧電／電歪ア
クチュエータ５１がインクノズル部材５６と位置精度良
く接合一体化することができる。In this way, the positioning pin hole 52 is provided at or near the center of gravity of the window layout pattern of the piezoelectric / electrostrictive film type chip 50, and the assembly pin 5 is placed in this pin hole 52.
When 8 is inserted and positioned and joined,
Even if the piezoelectric / electrostrictive film type chip 50 becomes large, the pin hole 52
Since the distance between the piezoelectric / electrostrictive actuator 51 located farthest away from the piezoelectric / electrostrictive actuator 51 is shorter than that of the conventional one, the first series opening 54, which is a communication hole between the pin hole 52 and the piezoelectric / electrostrictive actuator 51, And the second communication opening 55 and a plurality of orifice holes 57 which are communication holes in the ink nozzle member 56.
It is possible to minimize the deterioration of the positional accuracy of the ink and the piezoelectric / electrostrictive actuator 51, and to join and integrate the piezoelectric / electrostrictive actuator 51 and the ink nozzle member 56 with high positional accuracy.
【００１５】 インクノズル部材５６は、複数のノズル
孔６０が設けられた薄肉平板状のノズルプレート６１
と、複数のオリフィス孔５７が設けられた同じく薄肉平
板状のオリフィスプレート６２が、流路プレート６３を
挟んで積層され、接着剤などで一体的に接合された構造
となっている。インクノズル部材５６の内部には、ノズ
ル孔６０にインクを導くインク噴出用流路６４と、オリ
フィス孔５７にインクを導くインク供給用流路６５が形
成されている。そして、これらのインクノズル部材５６
は金属、プラスチック等で構成されている。The ink nozzle member 56 is a thin flat plate-shaped nozzle plate 61 having a plurality of nozzle holes 60.
A thin plate-like orifice plate 62 having a plurality of orifice holes 57 is laminated with the flow path plate 63 sandwiched therebetween and integrally joined with an adhesive or the like. Inside the ink nozzle member 56, an ink jetting channel 64 for guiding ink to the nozzle hole 60 and an ink supplying channel 65 for guiding ink to the orifice hole 57 are formed. Then, these ink nozzle members 56
Is made of metal, plastic, or the like.
【００１６】 圧電／電歪アクチュエータ５１は、セラ
ミックス基体７０と、該セラミックス基体７０に一体的
に形成された圧電／電歪作動部７１とから構成されてい
る。セラミックス基体７０は、それぞれ薄肉平板状の閉
塞プレート７２と接続プレート７３が、スペーサプレー
ト７４を挟んで重ね合され、一体的に構成されている。
ここで、接続プレート７３には、図４と同様に、インク
ノズル部材５６のオリフィスプレート６２に形成された
オリフィス孔５７及びインク流路孔５９に対応する位置
に、第一連通開口部５４および第二連通開口部５５がそ
れぞれ形成されている。The piezoelectric / electrostrictive actuator 51 is composed of a ceramic base 70 and a piezoelectric / electrostrictive operating section 71 integrally formed on the ceramic base 70. The ceramic base 70 is formed integrally with a thin flat plate-shaped closing plate 72 and a connecting plate 73, which are superposed with a spacer plate 74 interposed therebetween.
Here, in the connection plate 73, as in FIG. 4, at the positions corresponding to the orifice holes 57 and the ink flow path holes 59 formed in the orifice plate 62 of the ink nozzle member 56, the first series opening 54 and The second communication openings 55 are formed respectively.
【００１７】 スペーサープレート７４には、窓部７５
が複数形成され、これらの各窓部７５に対して、接続プ
レート７３に設けられた第一連通開口部５４および第二
連通開口部５５が開口されるように、スペーサープレー
ト７４と接続プレート７３が重ね合わされている。ま
た、スペーサープレート７４の接続プレート７３が重ね
合わされた側とは反対側の面には、閉塞プレート７２が
重ね合わされており、閉塞プレート７２により窓部７５
の開口が覆蓋されて、セラミックス基体７０の内部に、
加圧室８０が形成されている。The spacer plate 74 has a window portion 75.
Are formed in plural, and the spacer plate 74 and the connection plate 73 are formed so that the first series communication opening 54 and the second communication opening 55 provided in the connection plate 73 are opened in each of the windows 75. Are overlaid. Further, a closing plate 72 is overlapped on the surface of the spacer plate 74 opposite to the side on which the connection plate 73 is overlapped, and the closing plate 72 causes the window portion 75 to overlap.
The opening is covered, and inside the ceramic substrate 70,
A pressure chamber 80 is formed.
【００１８】 そして、セラミックス基体７０には、閉
塞プレート７２の外面上において、各加圧室８０に対応
する部位に、圧電／電歪作動部７１がそれぞれ設けられ
ている。ここで、圧電／電歪作動部７１は、下部電極８
１、圧電／電歪層８２および上部電極８３から成ってお
り、図１〜２の実施例では、圧電／電歪層８２の両端部
においてガラス層８５が閉塞プレート７２の外面上及び
／又は下部電極８１の外面上を被覆するように設けられ
ている。なお、図１では、下部電極８１は、圧電／電歪
アクチュエータ５１を所定数並置した領域Ｘ、領域Ｙに
おいて、それぞれ共通して設置され、またガラス層８５
も同様に、領域Ｘ、領域Ｙにおいて各圧電／電歪アクチ
ュエータ５１を共通に被覆している。The ceramic base 70 is provided with piezoelectric / electrostrictive actuating portions 71 on the outer surface of the closing plate 72 at portions corresponding to the pressurizing chambers 80. Here, the piezoelectric / electrostrictive operating unit 71 is connected to the lower electrode 8
1, the piezoelectric / electrostrictive layer 82 and the upper electrode 83. In the embodiment of FIGS. 1-2, the glass layers 85 are formed on the outer surface and / or the lower portion of the closing plate 72 at both ends of the piezoelectric / electrostrictive layer 82. It is provided so as to cover the outer surface of the electrode 81. In FIG. 1, the lower electrode 81 is commonly installed in a region X and a region Y in which a predetermined number of piezoelectric / electrostrictive actuators 51 are juxtaposed, and a glass layer 85 is provided.
Similarly, the piezoelectric / electrostrictive actuators 51 are commonly covered in the regions X and Y.
【００１９】 本発明において、位置決め用ピン孔５２
を圧電／電歪膜型チップ５０の窓部配置パターンの重心
位置若しくはその近傍に設ける場合、図３に示すよう
に、セラミックス基体７０の内部に形成した加圧室８０
（即ち、図２におけるスペーサープレート７４の窓部７
５）とピン孔５２との最短距離Ａが、 ０．５×ｔ≦Ａ （ｔ；スペーサープレート７４の板厚）を満たすような
範囲であることが、圧電／電歪膜型チップ５０の製品欠
陥を防ぐ観点から好ましい。In the present invention, the positioning pin hole 52
When the piezoelectric element is provided at or near the center of gravity of the window arrangement pattern of the piezoelectric / electrostrictive film type chip 50, as shown in FIG.
(That is, the window portion 7 of the spacer plate 74 in FIG.
5) The product of the piezoelectric / electrostrictive film type chip 50 is such that the shortest distance A between the pin hole 52 and the pin hole 52 is within a range that satisfies 0.5 × t ≦ A (t; the thickness of the spacer plate 74). It is preferable from the viewpoint of preventing defects.
【００２０】 これは、Ａがこの範囲を超えて小さい
と、位置決め用の組立ピン５８が位置決め用ピン孔５２
に入る際の機械的衝撃がこの最短距離部に直接または間
接的に加わり、そのためにこの最短距離部付近に割れ、
欠け等の欠陥が発生する可能性が急激に上昇するためで
ある。図２に見られる如く、接続プレート７３における
位置決め用ピン孔５２と第二連通開口部５５との最短距
離であるＢの方が上記Ａより小さくなる可能性が設計上
生じる場合があるが、第二連通開口部５５は開口平面形
状が円形であるため、応力バランスが長円である窓部形
状よりも優れているためか、割れ、欠け等の欠陥はＡ＞
Ｂであっても、Ａの上記条件に依存する。This is because when A is smaller than this range, the assembly pin 58 for positioning has the positioning pin hole 52.
Mechanical impact on entry is applied directly or indirectly to this shortest distance, which causes cracks near this shortest distance,
This is because the possibility of occurrence of defects such as chipping sharply increases. As shown in FIG. 2, there is a possibility that B, which is the shortest distance between the positioning pin hole 52 and the second communication opening 55 in the connection plate 73, may be smaller than A above due to design. Since the two-way opening 55 has a circular opening plane shape, the stress balance is better than that of the oval window shape.
Even B depends on the above condition of A.
【００２１】 また本発明においても、図５に示すよう
な補助孔４３と同様に、図１、図３に示すごとく、補助
孔８６を設けている。なお、ここで、窓部配置パターン
１００とは、図３に示す如く、スペーサープレート７４
における窓部の平面的配置に関し、スペーサープレート
７４における全窓部を包含する多角形で最少角数のもの
を云う。Also in the present invention, similarly to the auxiliary hole 43 shown in FIG. 5, an auxiliary hole 86 is provided as shown in FIGS. 1 and 3. The window arrangement pattern 100 is the spacer plate 74 as shown in FIG.
With respect to the planar arrangement of the windows in the above, the polygonal shape including all the windows in the spacer plate 74 has the smallest number of angles.
【００２２】 また、位置決め用ピン孔が重心位置の近
傍とは、最も好ましいのは重心位置であるが、その位置
が他の重要機能部分で占められている場合、その重要機
能部分から外れて且つ重心位置からできるだけ近い領域
範囲の位置を云う。なお、この場合、スペーサープレー
ト７４の板厚は０．５ｍｍ以下が好ましい。Further, the position of the positioning pin hole in the vicinity of the position of the center of gravity is most preferably the position of the center of gravity. However, when the position is occupied by another important function part, it is out of the important function part and It means the position of the area range as close as possible to the position of the center of gravity. In this case, the thickness of the spacer plate 74 is preferably 0.5 mm or less.
【００２３】 本発明において、セラミックス基体７０
は、セラミックスの一体焼成品として形成されるもので
ある。具体的には、先ず、セラミックス原料とバインダ
ー並びに溶媒等から調製されるセラミックススラリーか
ら、ドクターブレード装置等の一般的な装置を用いてグ
リーンシートを成形する。次いで、必要に応じて、グリ
ーンシートに切断・切削・打抜き等の加工を施して、窓
部７５や第一連通開口部５４および第二連通開口部５５
等を形成し、各プレート７２、７３、７４の前駆体を形
成する。そして、それら各前駆体を積層、焼成すること
によって、一体的なセラミックス基体７０が得られる。In the present invention, the ceramic substrate 70
Is formed as an integrally fired product of ceramics. Specifically, first, a green sheet is formed from a ceramic slurry prepared from a ceramic raw material, a binder, a solvent and the like using a general apparatus such as a doctor blade apparatus. Next, if necessary, the green sheet is subjected to processing such as cutting, cutting and punching, and the window portion 75, the first communication opening portion 54 and the second communication opening portion 55.
Etc. are formed to form a precursor for each plate 72, 73, 74. Then, by laminating and firing each of these precursors, an integral ceramic substrate 70 is obtained.
【００２４】 セラミックス基体７０を構成する材質と
しては、特に限定されるものではないが、成形性等の観
点から、アルミナ、ジルコニアが好適に使用される。ま
た、閉塞プレート７２の板厚は好ましくは５０μｍ以下
であり、接続プレート７３の板厚は好ましくは１０μｍ
以上であり、さらに、スペーサープレート７４の板厚は
好ましくは５０μｍ以上で、かつ上述のように５００μ
ｍ以下である。The material forming the ceramic substrate 70 is not particularly limited, but alumina and zirconia are preferably used from the viewpoint of moldability and the like. The plate thickness of the closing plate 72 is preferably 50 μm or less, and the plate thickness of the connection plate 73 is preferably 10 μm.
Further, the plate thickness of the spacer plate 74 is preferably 50 μm or more, and 500 μm as described above.
m or less.
【００２５】 また、圧電／電歪作動部７１は、閉塞プ
レート７２上に、下部電極８１、圧電／電歪層８２およ
び上部電極８３から構成され、この圧電／電歪作動部７
１は、通常、膜形成法によって形成される。すなわち、
この閉塞プレート７２の外面上に、下部電極８１、圧電
／電歪層８２および上部電極８３が、公知の各種の膜形
成法、例えば、スクリーン印刷、スプレー等の厚膜形成
方法、イオンビーム、スパッタリング、ＣＶＤ等の薄膜
形成方法によって形成される。The piezoelectric / electrostrictive operating section 71 is composed of a lower electrode 81, a piezoelectric / electrostrictive layer 82 and an upper electrode 83 on the closing plate 72.
1 is usually formed by a film forming method. That is,
On the outer surface of the closing plate 72, the lower electrode 81, the piezoelectric / electrostrictive layer 82 and the upper electrode 83 are formed by various known film forming methods, for example, a thick film forming method such as screen printing, spraying, ion beam, sputtering. , A thin film forming method such as CVD.
【００２６】 このように形成された各膜（下部電極８
１、圧電／電歪層８２および上部電極８３）は、次いで
熱処理（焼成）に付されるが、かかる熱処理は、それぞ
れの膜の形成の都度行なってもよく、あるいは全部の膜
を形成した後、同時に行なってもよい。圧電／電歪作動
部７１を構成する下部電極８１および上部電極８３の材
料としては、熱処理（焼成）温度程度の高温酸化雰囲気
に耐え得る導体であれば、特に限定はなく、例えば、金
属単体でも合金であってもよい。導電性セラミックスで
あってもよい。具体的には、白金、金、パラジウム等の
高融点貴金属類などを好適なものとして挙げることがで
きる。Each film thus formed (lower electrode 8
1. The piezoelectric / electrostrictive layer 82 and the upper electrode 83) are then subjected to heat treatment (baking). Such heat treatment may be performed each time each film is formed, or after all films have been formed. , May be done at the same time. The material of the lower electrode 81 and the upper electrode 83 that constitute the piezoelectric / electrostrictive operating unit 71 is not particularly limited as long as it is a conductor that can withstand a high temperature oxidizing atmosphere at a heat treatment (firing) temperature, and for example, a single metal may be used. It may be an alloy. It may be conductive ceramics. Specifically, high melting point noble metals such as platinum, gold and palladium can be cited as preferable examples.
【００２７】 また、圧電／電歪作動部７１を構成する
圧電／電歪層８２の材料としては、圧電あるいは電歪効
果等の電界誘起歪を示す材料であれば、何れの材料であ
ってもよい。具体的には、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺ
Ｔ系）を主成分とする材料、マグネシウムニオブ酸鉛
（ＰＭＮ系）を主成分とする材料、ニッケルニオブ酸鉛
（ＰＮＮ系）を主成分とする材料などが好ましく用いら
れる。圧電／電歪作動部７１の厚さは、一般に１００μ
ｍ以下で、下部電極８１、上部電極８３の厚さは一般に
２０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下が望ましく、さら
に圧電／電歪層８２の厚さは、低作動電圧で大きな変位
を得るために、好ましくは５０μｍ以下、更に好ましく
は３μｍ以上４０μｍ以下である。The material of the piezoelectric / electrostrictive layer 82 forming the piezoelectric / electrostrictive operating portion 71 may be any material as long as it exhibits electric field induced strain such as piezoelectric or electrostrictive effect. Good. Specifically, lead zirconate titanate (PZ)
A material containing T-based) as a main component, a material containing lead magnesium niobate (PMN-based) as a main component, a material containing lead nickel-niobate (PNN-based) as a main component, and the like are preferably used. The thickness of the piezoelectric / electrostrictive operating portion 71 is generally 100 μm.
m or less, the thickness of the lower electrode 81 and the upper electrode 83 is generally 20 μm or less, preferably 5 μm or less, and the thickness of the piezoelectric / electrostrictive layer 82 is preferably in order to obtain a large displacement at a low operating voltage. Is 50 μm or less, more preferably 3 μm or more and 40 μm or less.
【００２８】 以上、本発明の実施例について詳述して
きたが、本発明はこれらの実施例によって何らの限定を
も受けるものでないことは言うまでもないところであ
る。また、本発明には、上記の実施例の他にも、本発明
の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づ
いて種々の変更、修正、改良等を加えうるものであるこ
とが理解されるべきである。Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, it is needless to say that the present invention is not limited to these embodiments. Further, it is understood that various changes, modifications, improvements, and the like can be added to the present invention in addition to the above-described embodiments without departing from the spirit of the present invention. It should be.
【００２９】[0029]
【発明の効果】 以上説明したように、本発明の圧電／
電歪膜型チップによれば、位置決め用ピン孔を圧電／電
歪膜型チップの窓部配置パターンの重心位置若しくはそ
の近傍に設けたので、ピン孔を用いて位置決めし接合を
行なうと、圧電／電歪膜型チップが大型化しても、ピン
孔と最遠部の圧電／電歪アクチュエータとの距離が従来
のものに比して短くなるため、ピン孔と圧電／電歪アク
チュエータの連通孔との位置精度の低下が最小限に抑え
られ、圧電／電歪アクチュエータとインクノズル部材と
を位置精度良く接合一体化することができるという顕著
な効果を奏する。As described above, as described above,
According to the electrostrictive film type chip, since the positioning pin hole is provided at or near the center of gravity of the window arrangement pattern of the piezoelectric / electrostrictive film type chip, when the pin hole is used for positioning and joining, / Even if the electrostrictive film type chip becomes large, the distance between the pin hole and the piezoelectric / electrostrictive actuator at the farthest part becomes shorter than that of the conventional one. It is possible to suppress a decrease in the positional accuracy between the piezoelectric element and the piezoelectric element, and to achieve a remarkable effect that the piezoelectric / electrostrictive actuator and the ink nozzle member can be joined and integrated with high positional accuracy.
【図１】 本発明に係る圧電／電歪膜型チップの一実施
例を示す概略平面図である。FIG. 1 is a schematic plan view showing an embodiment of a piezoelectric / electrostrictive film type chip according to the present invention.
【図２】 インクジェットプリントヘッドの一ノズル部
の一例を示す断面説明図である。FIG. 2 is a cross-sectional explanatory diagram illustrating an example of a nozzle portion of an inkjet print head.
【図３】 スペーサープレートにおけるピン孔と窓部と
の位置関係を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a positional relationship between pin holes and a window portion in a spacer plate.
【図４】 従来公知の圧電／電歪膜型素子をアクチュエ
ータとして用いたインクジェットプリントヘッド（一部
分）の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of an inkjet print head (a part) using a conventionally known piezoelectric / electrostrictive film type element as an actuator.
【図５】 従来の圧電／電歪膜型チップを示す平面説明
図である。FIG. 5 is a plan view showing a conventional piezoelectric / electrostrictive film type chip.
５０…圧電／電歪膜型チップ、５１…圧電／電歪アクチ
ュエータ、５２…位置決め用ピン孔、５４…第一連通開
口部、５５…第二連通開口部、５６…インクノズル部
材、６０…ノズル孔、６１…ノズルプレート、６２…オ
リフィスプレート、６３…流路プレート、７０…セラミ
ックス基体、７１…圧電／電歪作動部、７２…閉塞プレ
ート、７３…接続プレート、７４…スペーサープレー
ト、７５…窓部、８０…加圧室、８１…下部電極、８２
…圧電／電歪層、８３…上部電極、８５…ガラス層、８
６…補助孔。50 ... Piezoelectric / electrostrictive film type chip, 51 ... Piezoelectric / electrostrictive actuator, 52 ... Positioning pin hole, 54 ... First communication opening, 55 ... Second communication opening, 56 ... Ink nozzle member, 60 ... Nozzle hole, 61 ... Nozzle plate, 62 ... Orifice plate, 63 ... Flow path plate, 70 ... Ceramic base, 71 ... Piezoelectric / electrostrictive operating part, 72 ... Closing plate, 73 ... Connection plate, 74 ... Spacer plate, 75 ... Window portion, 80 ... Pressurizing chamber, 81 ... Lower electrode, 82
... Piezoelectric / electrostrictive layer, 83 ... Upper electrode, 85 ... Glass layer, 8
6 ... Auxiliary hole.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤羽 富士男 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 鴨井 和美 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 品田 聡 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 武内 幸久 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 (72)発明者 高橋 伸夫 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Fujio Akao 3-3-5 Yamato, Suwa, Nagano Seiko Epson Corporation (72) Inventor Kazumi Kamoi 3-3-5 Yamato, Suwa, Nagano Prefecture Seiko Epson Incorporated (72) Inventor Satoshi Shinada 3-3-5 Yamato, Suwa-shi, Nagano Seiko Epson Corp. (72) Inventor Yukisa Takeuchi 2-56 Suda-cho, Mizuho-ku, Nagoya-shi Aichi Prefecture (72) Inventor Nobuo Takahashi 2-56 Sudacho, Mizuho-ku, Nagoya-shi, Aichi Prefecture Insulator Nihonhon Co., Ltd.
Claims (3)
パターンを有するスペーサープレートと、該窓部を覆蓋
する薄肉の閉塞プレートが一体となっているセラミック
基体と、 前記閉塞プレートの外面上で前記窓部の覆蓋部位に膜形
成法によって層状に順次設けた下部電極、圧電／電歪層
及び上部電極より構成される圧電／電歪作動部とを備え
た圧電／電歪膜型チップであって、 前記窓部配置パターンの重心位置もしくはその近傍に位
置決めピン孔を設けたことを特徴とする圧電／電歪膜型
チップ。1. A ceramic substrate having a spacer plate having a window arrangement pattern composed of at least a plurality of windows, a thin closing plate covering the windows, and a ceramic base, the outer surface of the closing plate being covered with the ceramic base. A piezoelectric / electrostrictive film type chip having a lower electrode, a piezoelectric / electrostrictive layer, and a piezoelectric / electrostrictive actuating portion composed of an upper electrode, which are sequentially provided in a layered manner on a cover portion of a window by a film forming method. A piezoelectric / electrostrictive film type chip characterized in that a positioning pin hole is provided at or near the center of gravity of the window arrangement pattern.
と、前記位置決めピン孔との最短距離Ａが、 ０．５×ｔ≦Ａ （ｔ；スペーサープレートの板厚） を満たすことを特徴とする請求項１記載の圧電／電歪膜
型チップ。2. The shortest distance A between the window portion of the spacer plate and the positioning pin hole satisfies 0.5 × t ≦ A (t; the thickness of the spacer plate). The described piezoelectric / electrostrictive film type chip.
ｍｍ以下である請求項１記載の圧電／電歪膜型チップ。3. The thickness of the spacer plate is 0.5.
The piezoelectric / electrostrictive film type chip according to claim 1, having a size of not more than mm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8194737A JPH09187931A (en) | 1995-07-24 | 1996-07-24 | Piezoelectric/electrostrictive film type chip |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20839795 | 1995-07-24 | ||
| JP7-290153 | 1995-11-08 | ||
| JP7-208397 | 1995-11-08 | ||
| JP29015395 | 1995-11-08 | ||
| JP8194737A JPH09187931A (en) | 1995-07-24 | 1996-07-24 | Piezoelectric/electrostrictive film type chip |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09187931A true JPH09187931A (en) | 1997-07-22 |
Family
ID=27326987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8194737A Pending JPH09187931A (en) | 1995-07-24 | 1996-07-24 | Piezoelectric/electrostrictive film type chip |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09187931A (en) |
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- 1996-07-24 JP JP8194737A patent/JPH09187931A/en active Pending
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