JPH05318735A - インクジェット式印字ヘッド及びその製造方法 - Google Patents
インクジェット式印字ヘッド及びその製造方法Info
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- JPH05318735A JPH05318735A JP4153825A JP15382592A JPH05318735A JP H05318735 A JPH05318735 A JP H05318735A JP 4153825 A JP4153825 A JP 4153825A JP 15382592 A JP15382592 A JP 15382592A JP H05318735 A JPH05318735 A JP H05318735A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- 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)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 容易に小型化、多ノズル化することができる
インクジェット式印字ヘッドを極めて低コストで提供す
る。 【構成】ヘッドの圧力発生部材１０１は、弾性振動板１
０３と圧電体１０２と電極１０５と抵抗体１１１により
構成され、前記弾性振動板、前記電極、前記抵抗体、前
記圧電体は同時焼成により形成されている。又、前記圧
力発生部材は、弾性振動板、電極、圧電体、抵抗体、前
記圧電体を駆動するドライバーＩＣにより構成され、前
記弾性振動板、前記電極、前記圧電体、前記抵抗体、前
記ドライバーＩＣを実装する配線パターンは同時焼成体
であることを特徴とする。更には、電極、圧電体、抵抗
体、配線パターンがスクリーン印刷法により形成されて
いる。更には、圧力発生部材は、グリーンシート状の圧
電体を成形した後に弾性振動板に転写、焼成されてい
る。
インクジェット式印字ヘッドを極めて低コストで提供す
る。 【構成】ヘッドの圧力発生部材１０１は、弾性振動板１
０３と圧電体１０２と電極１０５と抵抗体１１１により
構成され、前記弾性振動板、前記電極、前記抵抗体、前
記圧電体は同時焼成により形成されている。又、前記圧
力発生部材は、弾性振動板、電極、圧電体、抵抗体、前
記圧電体を駆動するドライバーＩＣにより構成され、前
記弾性振動板、前記電極、前記圧電体、前記抵抗体、前
記ドライバーＩＣを実装する配線パターンは同時焼成体
であることを特徴とする。更には、電極、圧電体、抵抗
体、配線パターンがスクリーン印刷法により形成されて
いる。更には、圧力発生部材は、グリーンシート状の圧
電体を成形した後に弾性振動板に転写、焼成されてい
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット式プリ
ンタに用いる印字ヘッドに関する。
ンタに用いる印字ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のインクジェット式印字ヘッドは、
図１３に示す様に、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。この印字ヘッドは、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。この様なヘッドは、ガラス、或はプラスチックの基
板とガラス、或はプラスチック薄板等の弾性振動板との
間に複数のインク溜部（以下インクキャビティと称す）
を形成し、電極を両面に形成した圧電体の板をインクキ
ャビティの面積程度に切断した後、各インクキャビティ
の上に弾性振動板を挟んで接着した構造を有している。
図１３に示す様に、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。この印字ヘッドは、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。この様なヘッドは、ガラス、或はプラスチックの基
板とガラス、或はプラスチック薄板等の弾性振動板との
間に複数のインク溜部（以下インクキャビティと称す）
を形成し、電極を両面に形成した圧電体の板をインクキ
ャビティの面積程度に切断した後、各インクキャビティ
の上に弾性振動板を挟んで接着した構造を有している。
【０００３】又、特公昭６１−２０２４号公報では、連
続した弾性振動板上に、連続した圧電体を接着し、ノズ
ル開口に対応させて電極を選択的に形成する事で、選択
的に圧力発生部材を駆動する構造が開示されている。こ
の構造は、ノズル数が増加しても、圧電体をノズル数分
だけ接着する工数を削減できるという利点を有してい
る。
続した弾性振動板上に、連続した圧電体を接着し、ノズ
ル開口に対応させて電極を選択的に形成する事で、選択
的に圧力発生部材を駆動する構造が開示されている。こ
の構造は、ノズル数が増加しても、圧電体をノズル数分
だけ接着する工数を削減できるという利点を有してい
る。
【０００４】又、特公昭６２−１０１４５５号公報で
は、圧電体内部にノズル孔やインクキャビティ等のイン
ク流路を形成し、インクキャビティを形成する平板状壁
に電極を埋め込んで焼成したインクジェットヘッドが開
示されている。
は、圧電体内部にノズル孔やインクキャビティ等のイン
ク流路を形成し、インクキャビティを形成する平板状壁
に電極を埋め込んで焼成したインクジェットヘッドが開
示されている。
【０００５】ここで、上記のいずれの構造に於いても、
圧電体を定電圧で駆動する際には、各ノズルに対応した
圧電体に直列に接続するように、プリンタ本体の回路基
板に抵抗体を各々実装し、圧電体の容量Ｃと抵抗体の抵
抗値Ｒの積（Ｃ＊Ｒ）で圧電体の充、放電時間（時定数
τ）を決定している。この抵抗体は、図１４に示すよう
に各圧電体に対して充電用、放電用の２個、或は、図１
５に示すように圧電体の充、放電時間を同じにしても抵
抗体は１個必要である。
圧電体を定電圧で駆動する際には、各ノズルに対応した
圧電体に直列に接続するように、プリンタ本体の回路基
板に抵抗体を各々実装し、圧電体の容量Ｃと抵抗体の抵
抗値Ｒの積（Ｃ＊Ｒ）で圧電体の充、放電時間（時定数
τ）を決定している。この抵抗体は、図１４に示すよう
に各圧電体に対して充電用、放電用の２個、或は、図１
５に示すように圧電体の充、放電時間を同じにしても抵
抗体は１個必要である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構造のヘッドでは、以下の課題を有していた。
うな構造のヘッドでは、以下の課題を有していた。
【０００７】１、圧電体とインクキャビティとの位置合
わせ精度が高くできない。
わせ精度が高くできない。
【０００８】２、圧電体の接着時における作業性（ハン
ドリング）が悪い。
ドリング）が悪い。
【０００９】３、接着の不均一さによる特性のばらつき
が大きい。
が大きい。
【００１０】４、接着部の剥離が起こり易い。
【００１１】５、切断加工時の内部歪による特性のばら
つきが大きい。
つきが大きい。
【００１２】６、特公昭６２−１０１４５５号公報の構
造では、形状の管理及び検査に多大なコストを要する。
造では、形状の管理及び検査に多大なコストを要する。
【００１３】７、各ノズルに対応した圧電体の充、放電
時間（時定数τ）を決定する圧電体に直列に接続される
抵抗体の部品コストが高く、又、アセンブリコストも高
いものとなる。
時間（時定数τ）を決定する圧電体に直列に接続される
抵抗体の部品コストが高く、又、アセンブリコストも高
いものとなる。
【００１４】８、圧電体に直列に接続される抵抗体の抵
抗値バラツキがインクの飛翔特性バラツキにつながる。
抗値バラツキがインクの飛翔特性バラツキにつながる。
【００１５】これらの問題はプリンタの性能を向上させ
るために圧電体を薄くしたり、ノズル数を増やしたり、
ノズル密度を高くするほど、よりクローズアップされて
きていた問題であった。
るために圧電体を薄くしたり、ノズル数を増やしたり、
ノズル密度を高くするほど、よりクローズアップされて
きていた問題であった。
【００１６】本発明の目的は、容易に小型化、多ノズル
化することができるインクジェット式印字ヘッドを極め
て低コストで提供することにある。
化することができるインクジェット式印字ヘッドを極め
て低コストで提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に於けるヘッド構造の圧力発生部材は、弾性
振動板と電極と抵抗体と圧電体により構成され、前記弾
性振動板、前記電極、前記抵抗体、前記圧電体は同時焼
成により形成されていることを特徴とするインクジェッ
ト式印字ヘッドである。又、本発明の前記圧力発生部材
は、弾性振動板、電極、圧電体、抵抗体、前記圧電体を
駆動するドライバーＩＣにより構成され、前記弾性振動
板、前記電極、前記圧電体、前記抵抗体、前記ドライバ
ーＩＣを実装する配線パターンは同時焼成体であること
を特徴とするインクジェット式印字ヘッドである。更に
は、電極、圧電体、抵抗体がスクリーン印刷法により形
成されていることを特徴としている。更には、圧力発生
部材は、グリーンシート状の圧電体を成形した後に弾性
振動板に転写、焼成したことを特徴としている。或は、
前記圧力発生部材は、弾性振動板、電極、圧電体、前記
圧電体と直列に接続する抵抗体により構成され、前記弾
性振動板、前記電極、前記圧電体は同時焼成体であるこ
とを特徴としている。更には、電極、圧電体、抵抗体が
スクリーン印刷法により形成されていることを特徴とし
ている。更には、前記弾性振動板上の前記圧電体は、グ
リーンシート状の圧電体を成形した後に弾性振動板に転
写、焼成したことを特徴としている。
に、本発明に於けるヘッド構造の圧力発生部材は、弾性
振動板と電極と抵抗体と圧電体により構成され、前記弾
性振動板、前記電極、前記抵抗体、前記圧電体は同時焼
成により形成されていることを特徴とするインクジェッ
ト式印字ヘッドである。又、本発明の前記圧力発生部材
は、弾性振動板、電極、圧電体、抵抗体、前記圧電体を
駆動するドライバーＩＣにより構成され、前記弾性振動
板、前記電極、前記圧電体、前記抵抗体、前記ドライバ
ーＩＣを実装する配線パターンは同時焼成体であること
を特徴とするインクジェット式印字ヘッドである。更に
は、電極、圧電体、抵抗体がスクリーン印刷法により形
成されていることを特徴としている。更には、圧力発生
部材は、グリーンシート状の圧電体を成形した後に弾性
振動板に転写、焼成したことを特徴としている。或は、
前記圧力発生部材は、弾性振動板、電極、圧電体、前記
圧電体と直列に接続する抵抗体により構成され、前記弾
性振動板、前記電極、前記圧電体は同時焼成体であるこ
とを特徴としている。更には、電極、圧電体、抵抗体が
スクリーン印刷法により形成されていることを特徴とし
ている。更には、前記弾性振動板上の前記圧電体は、グ
リーンシート状の圧電体を成形した後に弾性振動板に転
写、焼成したことを特徴としている。
【００１８】
【実施例】図１（ａ）、図１（ｂ）に本発明に於けるイ
ンクジェット式印字ヘッドの一例を示す。ここで、図１
（ａ）は、圧電体面からみた図で、図１（ｂ）は、図１
（ａ）のＡ−Ａの破断線部の断面図である。本実施例
は、図１５に示した抵抗体を１個形成した回路構造のも
のについて示している。
ンクジェット式印字ヘッドの一例を示す。ここで、図１
（ａ）は、圧電体面からみた図で、図１（ｂ）は、図１
（ａ）のＡ−Ａの破断線部の断面図である。本実施例
は、図１５に示した抵抗体を１個形成した回路構造のも
のについて示している。
【００１９】図１に於て、１０２は圧電体、１０３は弾
性振動板、１０４は共通電極、１０５は所望の形状に形
成した電極で、圧電体に駆動信号を伝達する為の個別電
極であり、この中間に抵抗体１１１が形成されている。
又、１０６はインク溜部（以下、インクキャビティと称
す。）、１０７はノズル１１０を形成した板材（以下、
ノズルプレートと称す。）、１０８はインク供給路、１
０９はインク供給量制御ノズルである。又、１０１は圧
電体１０２、弾性振動板１０３、共通電極１０４、個別
電極１０５、抵抗体１１１より構成された圧力発生部材
である。
性振動板、１０４は共通電極、１０５は所望の形状に形
成した電極で、圧電体に駆動信号を伝達する為の個別電
極であり、この中間に抵抗体１１１が形成されている。
又、１０６はインク溜部（以下、インクキャビティと称
す。）、１０７はノズル１１０を形成した板材（以下、
ノズルプレートと称す。）、１０８はインク供給路、１
０９はインク供給量制御ノズルである。又、１０１は圧
電体１０２、弾性振動板１０３、共通電極１０４、個別
電極１０５、抵抗体１１１より構成された圧力発生部材
である。
【００２０】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
伝達された圧電体１０２への駆動信号による圧電体１０
２の伸縮運動の繰り返しにより、ノズルよりインクが押
し出され、再び、インクキャビティ１０６にインクが供
給される。
量制御ノズル１０９を通り、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
伝達された圧電体１０２への駆動信号による圧電体１０
２の伸縮運動の繰り返しにより、ノズルよりインクが押
し出され、再び、インクキャビティ１０６にインクが供
給される。
【００２１】本ヘッドの製造工程について説明する。
【００２２】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）が異なる為、圧電体１０２と抵抗
体１１１を同時に焼成できる場合と出来ない場合があ
る。各場合について、圧力発生部材１０１の各々の製造
方法について以下に説明する。
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）が異なる為、圧電体１０２と抵抗
体１１１を同時に焼成できる場合と出来ない場合があ
る。各場合について、圧力発生部材１０１の各々の製造
方法について以下に説明する。
【００２３】．弾性振動板１０３、圧電体１０２、個
別電極１０５、抵抗体１１１を同時焼成出来る抵抗体材
料を選択した場合。
別電極１０５、抵抗体１１１を同時焼成出来る抵抗体材
料を選択した場合。
【００２４】ドクターブレード法、押し出し法等により
アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、ジルコニア（ＺｒＯ2 ）、ＰＺ
Ｔ等の材料を用いてグリーンシートを形成する。その
後、焼成を行い弾性振動板１０３を得る。ここでの弾性
振動板材料は、圧電体との同時焼成時の熱膨張係数の差
による圧力発生部材の歪みを防止する為、圧電体に近い
熱膨張係数の材料を選択する事が望ましい。
アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、ジルコニア（ＺｒＯ2 ）、ＰＺ
Ｔ等の材料を用いてグリーンシートを形成する。その
後、焼成を行い弾性振動板１０３を得る。ここでの弾性
振動板材料は、圧電体との同時焼成時の熱膨張係数の差
による圧力発生部材の歪みを防止する為、圧電体に近い
熱膨張係数の材料を選択する事が望ましい。
【００２５】次に、弾性振動板上部に図２に示すよう
に、抵抗体を形成する箇所を分断した部分４０１を設け
たＡｇ−Ｐｄ等の個別電極１０５を、スクリーン印刷法
等により形成し、乾燥する。更に図３に示すように個別
電極上部にチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電体
１０２をインクキャビティの位置に対応させて形成す
る。ここでの圧電体１０２の形成方法としては、インク
キャビティ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
ス法等により圧電材料の剥離性の良い定盤上にインクキ
ャビティに対応させて所望の形状に成形し、それを弾性
振動板に転写する方法（以下、転写法と称す。）が考え
られる。
に、抵抗体を形成する箇所を分断した部分４０１を設け
たＡｇ−Ｐｄ等の個別電極１０５を、スクリーン印刷法
等により形成し、乾燥する。更に図３に示すように個別
電極上部にチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電体
１０２をインクキャビティの位置に対応させて形成す
る。ここでの圧電体１０２の形成方法としては、インク
キャビティ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
ス法等により圧電材料の剥離性の良い定盤上にインクキ
ャビティに対応させて所望の形状に成形し、それを弾性
振動板に転写する方法（以下、転写法と称す。）が考え
られる。
【００２６】印刷法は比較的工程が簡単であるが、印刷
時のペーストのにじみ、厚み精度の管理が困難であり、
又、転写法は、比較的工数を要するが、形状的に安定
し、厚み精度も高いという特徴を有している。
時のペーストのにじみ、厚み精度の管理が困難であり、
又、転写法は、比較的工数を要するが、形状的に安定
し、厚み精度も高いという特徴を有している。
【００２７】以下、各方式について説明する。
【００２８】印刷法は、ＰｂＯ、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、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する事によりＰＺＴのペーストを
作る。これを、インクキャビティ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共通電極１０４を形成した弾性振
動板１０３上にスキージによりＰＺＴペーストを印刷
し、乾燥する。
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する事によりＰＺＴのペーストを
作る。これを、インクキャビティ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共通電極１０４を形成した弾性振
動板１０３上にスキージによりＰＺＴペーストを印刷
し、乾燥する。
【００２９】又、転写法は、ＰｂＯ、ＴｉＯ2、ＺｒＯ
2、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する事により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
どで厚み管理をしたＰＺＴのシート（グリーンシート）
をつくる。次に、図４に示すようにグリーンシートをプ
レス法等でインクキャビティに対応した所望の形状に打
ち抜いた圧電材料３０２を、剥離性の良い定盤３０１上
に形成する。更に、これを図５に示すように個別電極１
０５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、定盤上の圧電材料３０２を弾性振動
板１０３側に転写し乾燥する。ここで、図６に示す様に
定盤３０１上に薄いＰＥＴフィルム４０１を置き、その
上に圧電体３０１を形成し、図７に示すようにＰＥＴフ
ィルムを弾性振動板に押圧する事により転写性、及び、
剥離性を更に向上させることが出来る。
2、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する事により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
どで厚み管理をしたＰＺＴのシート（グリーンシート）
をつくる。次に、図４に示すようにグリーンシートをプ
レス法等でインクキャビティに対応した所望の形状に打
ち抜いた圧電材料３０２を、剥離性の良い定盤３０１上
に形成する。更に、これを図５に示すように個別電極１
０５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、定盤上の圧電材料３０２を弾性振動
板１０３側に転写し乾燥する。ここで、図６に示す様に
定盤３０１上に薄いＰＥＴフィルム４０１を置き、その
上に圧電体３０１を形成し、図７に示すようにＰＥＴフ
ィルムを弾性振動板に押圧する事により転写性、及び、
剥離性を更に向上させることが出来る。
【００３０】次に、図８に示すように抵抗体を形成する
箇所を分断した部分４０１を設けた個別電極１０５に、
電極の分断された部分４０１に酸化ルテニウム（ＲｕＯ
2）等の抵抗体１１１を個別電極にオーバーラップさせ
る様に２００〜４００メッシュでスクリーン印刷し、そ
の後、１２０〜１３０℃で乾燥を行う。
箇所を分断した部分４０１を設けた個別電極１０５に、
電極の分断された部分４０１に酸化ルテニウム（ＲｕＯ
2）等の抵抗体１１１を個別電極にオーバーラップさせ
る様に２００〜４００メッシュでスクリーン印刷し、そ
の後、１２０〜１３０℃で乾燥を行う。
【００３１】上記の様にして弾性振動板上に圧電体、電
極、抵抗体を形成したものを１０００〜１２００℃で大
気中で焼成する。この後、図９に示すように共通電極１
０４を圧電体１０２の上部に印刷法、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。上記のようにし
て圧力発生部材１０１を得る。
極、抵抗体を形成したものを１０００〜１２００℃で大
気中で焼成する。この後、図９に示すように共通電極１
０４を圧電体１０２の上部に印刷法、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。上記のようにし
て圧力発生部材１０１を得る。
【００３２】．弾性振動板１０３、圧電体１０２、個
別電極１０５、抵抗体１１１を同時焼成出来ない抵抗体
材料を選択した場合。
別電極１０５、抵抗体１１１を同時焼成出来ない抵抗体
材料を選択した場合。
【００３３】．の工程と同様にドクターブレード法、
押し出し法等によりアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、ジルコニア
（ＺｒＯ2 ）、ＰＺＴ等の材料を用いてグリーンシート
を形成する。その後、焼成を行い弾性振動板１０３を得
る。ここでの弾性振動板材料は、圧電体との同時焼成時
の熱膨張係数の差による圧力発生部材の歪みを防止する
為、圧電体に近い熱膨張係数の材料を選択する事が望ま
しい。
押し出し法等によりアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、ジルコニア
（ＺｒＯ2 ）、ＰＺＴ等の材料を用いてグリーンシート
を形成する。その後、焼成を行い弾性振動板１０３を得
る。ここでの弾性振動板材料は、圧電体との同時焼成時
の熱膨張係数の差による圧力発生部材の歪みを防止する
為、圧電体に近い熱膨張係数の材料を選択する事が望ま
しい。
【００３４】次に、弾性振動板上部に図２に示すよう
に、個別電極１０５を厚膜印刷法により形成し、乾燥す
る。更に図３に示すように共通電極上部にチタン酸ジル
コン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電体１０２をインクキャビテ
ィの位置に対応させて形成する。ここでの圧電体１０２
の形成方法としては、．で説明した様にインクキャビ
ティ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
により圧電材料の剥離性の良い定盤上にインクキャビテ
ィに対応させて所望の形状に成形し、それを弾性振動板
に転写する方法（以下、転写法と称す。）が考えられ
る。
に、個別電極１０５を厚膜印刷法により形成し、乾燥す
る。更に図３に示すように共通電極上部にチタン酸ジル
コン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電体１０２をインクキャビテ
ィの位置に対応させて形成する。ここでの圧電体１０２
の形成方法としては、．で説明した様にインクキャビ
ティ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
により圧電材料の剥離性の良い定盤上にインクキャビテ
ィに対応させて所望の形状に成形し、それを弾性振動板
に転写する方法（以下、転写法と称す。）が考えられ
る。
【００３５】次に、図３の状態のものを乾燥し、その後
に、１０００〜１２００℃で焼成する。
に、１０００〜１２００℃で焼成する。
【００３６】次に、個別電極の分断された部分４０１に
図４に示すようにカーボン等の抵抗体１１１を個別電極
１０３にオーバーラップさせる様にスクリーン印刷し、
その後に乾燥、焼成を行う。ここでの焼成温度は、カー
ボン系の抵抗体材料を選択した場合１８０〜２００℃で
ある。
図４に示すようにカーボン等の抵抗体１１１を個別電極
１０３にオーバーラップさせる様にスクリーン印刷し、
その後に乾燥、焼成を行う。ここでの焼成温度は、カー
ボン系の抵抗体材料を選択した場合１８０〜２００℃で
ある。
【００３７】この後、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。上記のようにして圧力発生部材１０１を
得る。
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。上記のようにして圧力発生部材１０１を
得る。
【００３８】次に、圧力発生部材１０１とインクキャビ
ティ１０６を形成した部材９０１、インク供給量制御ノ
ズル１０９を形成した部材９０２、インク供給路１０８
を形成した部材９０３、ノズルプレート１０７を積層、
接着し図１に示すヘッド構造を得る。
ティ１０６を形成した部材９０１、インク供給量制御ノ
ズル１０９を形成した部材９０２、インク供給路１０８
を形成した部材９０３、ノズルプレート１０７を積層、
接着し図１に示すヘッド構造を得る。
【００３９】ここでの部材９０１、９０２、９０３、１
０７の製造方法としては、 １、プラスチック成形による方法。
０７の製造方法としては、 １、プラスチック成形による方法。
【００４０】２、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
エッチング方法。
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
エッチング方法。
【００４１】３、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Ｎｉ等を成長させる電鋳法。
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Ｎｉ等を成長させる電鋳法。
【００４２】４、プレス法。
【００４３】等が考えられる。
【００４４】又、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９
０２、インク供給路形成部材９０３、ノズルプレート１
０７を接着する方法としては、 １、エポキシ、ポリイミド系等の接着剤による方法。
ィ形成部材９０１、インク供給量制御ノズル形成部材９
０２、インク供給路形成部材９０３、ノズルプレート１
０７を接着する方法としては、 １、エポキシ、ポリイミド系等の接着剤による方法。
【００４５】２、インクキャビティ１０６、ノズルプレ
ート１０７にＮｉ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１０６、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。
ート１０７にＮｉ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１０６、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。
【００４６】ここで、接着剤法は接着剤塗布時、硬化時
の接着剤の流れにより、ノズル部が接着剤で充填されて
しまうのを防止する為、接着剤の塗布厚みは１０μｍ以
下に管理するのが望ましい。次に、実際に上記構造のヘ
ッドを試作した例を示す。
の接着剤の流れにより、ノズル部が接着剤で充填されて
しまうのを防止する為、接着剤の塗布厚みは１０μｍ以
下に管理するのが望ましい。次に、実際に上記構造のヘ
ッドを試作した例を示す。
【００４７】（試作したヘッドの仕様）ヘッド構造（図
１（ａ）、図１（ｂ）及び、図１（ａ）に於けるＢ−Ｂ
破断線部の断面図を図１０に示す。） ・圧電体１０２材料・・・ＰＺＴ ・圧電体１０２の厚み・・・３０μｍ ・弾性振動板１０３材料・・・ＺｒＯ2 ・弾性振動板１０３の厚み・・・１０μｍ ・抵抗体１１１材料・・・ＲｕＯ2 製造方法 ・圧電体１０２の形成方法・・・スクリーン印刷法 ・共通電極１０４の形成方法・・・スパッタ法 ・個別電極１０５の形成方法・・・スクリーン印刷法 ・抵抗体１１１の形成方法・・・スクリーン印刷法 ・インクキャビティ部材９０１、ノズルプレート１０７
の製造方法 エッチング法 ・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９０３ ノズルプレート１０７の接合方法 熱拡散法 ・圧力発生部材１０１の接着方法・・・接着剤（エポキ
シ接着剤使用） 本実施例では共通電極１０４と個別電極１０５との電気
的リークを防止する為に、図１０に示す様に圧電体１０
２の周囲を絶縁材料６０１により保護した。上記構造に
よれば、３０（μｍ）という非常に薄いＰＺＴを弾性振
動板上に容易に形成することが出来、３０（Ｖ）という
低電圧駆動で０．２（μｍ）の変位を得ることが可能と
なり、インクジェット式印字ヘッドとして充分な特性を
確保することができた。又、接着層が弾性振動板と圧電
体との間に介在しない為、接着層厚みのバラツキによる
特性バラツキが低減できた。
１（ａ）、図１（ｂ）及び、図１（ａ）に於けるＢ−Ｂ
破断線部の断面図を図１０に示す。） ・圧電体１０２材料・・・ＰＺＴ ・圧電体１０２の厚み・・・３０μｍ ・弾性振動板１０３材料・・・ＺｒＯ2 ・弾性振動板１０３の厚み・・・１０μｍ ・抵抗体１１１材料・・・ＲｕＯ2 製造方法 ・圧電体１０２の形成方法・・・スクリーン印刷法 ・共通電極１０４の形成方法・・・スパッタ法 ・個別電極１０５の形成方法・・・スクリーン印刷法 ・抵抗体１１１の形成方法・・・スクリーン印刷法 ・インクキャビティ部材９０１、ノズルプレート１０７
の製造方法 エッチング法 ・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９０３ ノズルプレート１０７の接合方法 熱拡散法 ・圧力発生部材１０１の接着方法・・・接着剤（エポキ
シ接着剤使用） 本実施例では共通電極１０４と個別電極１０５との電気
的リークを防止する為に、図１０に示す様に圧電体１０
２の周囲を絶縁材料６０１により保護した。上記構造に
よれば、３０（μｍ）という非常に薄いＰＺＴを弾性振
動板上に容易に形成することが出来、３０（Ｖ）という
低電圧駆動で０．２（μｍ）の変位を得ることが可能と
なり、インクジェット式印字ヘッドとして充分な特性を
確保することができた。又、接着層が弾性振動板と圧電
体との間に介在しない為、接着層厚みのバラツキによる
特性バラツキが低減できた。
【００４８】又、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、抵抗体材料を形成し同時焼成す
る工程に付いて詳しく説明したが、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、
その後に一体焼成しても同等の効果が得られる。
動板上に圧電体、電極、抵抗体材料を形成し同時焼成す
る工程に付いて詳しく説明したが、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、
その後に一体焼成しても同等の効果が得られる。
【００４９】又、図１１に示すようにインクキャビティ
形成部材９０１まで弾性振動板、圧電体、電極材料、抵
抗体材料と同時焼成しても本発明の目的である小型化、
多ノズル化が可能で、形状管理、検査の容易な低コスト
ヘッドが実現できた。ここで、図１１は図１におけるＡ
−Ａ方向から見た図で、抵抗体は記載されていない。図
１２は、弾性振動板上の個別電極部に圧電体駆動用のド
ライバーＩＣ１２１を実装した例である。ここで、１２
２はＩＣ実装用の配線パターンで、ドライバーＩＣ１２
１と圧電体１０２との間に抵抗体１１１が形成されてい
る。これによれば、従来、プリンタ本体からノズル数分
の駆動信号ラインをＦＰＣ等で引き回していたのが、プ
リンタ本体からの信号ラインを、ＩＣ駆動用の信号ライ
ンだけに削減できる為、更に低コストなプリンタを提供
できる。
形成部材９０１まで弾性振動板、圧電体、電極材料、抵
抗体材料と同時焼成しても本発明の目的である小型化、
多ノズル化が可能で、形状管理、検査の容易な低コスト
ヘッドが実現できた。ここで、図１１は図１におけるＡ
−Ａ方向から見た図で、抵抗体は記載されていない。図
１２は、弾性振動板上の個別電極部に圧電体駆動用のド
ライバーＩＣ１２１を実装した例である。ここで、１２
２はＩＣ実装用の配線パターンで、ドライバーＩＣ１２
１と圧電体１０２との間に抵抗体１１１が形成されてい
る。これによれば、従来、プリンタ本体からノズル数分
の駆動信号ラインをＦＰＣ等で引き回していたのが、プ
リンタ本体からの信号ラインを、ＩＣ駆動用の信号ライ
ンだけに削減できる為、更に低コストなプリンタを提供
できる。
【００５０】
【発明の効果】本構造のインクジェット式印字ヘッドに
よれば、薄いＰＺＴを容易に弾性振動板上に形成するこ
とが出来、低消費エネルギーでの駆動が可能になった。
更に、接着層が弾性振動板と圧電体との間に介在しない
為、接着層厚みのバラツキによる特性バラツキが低減で
き、圧電体形状、圧電体レイアウトの自由度の向上が図
れた。更には、抵抗体が印刷法で一括で形成出来、抵抗
値調整も容易な事から、量産性にすぐれた低コストのイ
ンクジェット式印字ヘッドが実現できる。
よれば、薄いＰＺＴを容易に弾性振動板上に形成するこ
とが出来、低消費エネルギーでの駆動が可能になった。
更に、接着層が弾性振動板と圧電体との間に介在しない
為、接着層厚みのバラツキによる特性バラツキが低減で
き、圧電体形状、圧電体レイアウトの自由度の向上が図
れた。更には、抵抗体が印刷法で一括で形成出来、抵抗
値調整も容易な事から、量産性にすぐれた低コストのイ
ンクジェット式印字ヘッドが実現できる。
【図１】（ａ）、（ｂ）は本発明のインクジェット式印
字ヘッドの一実施例の構造を示す図。
字ヘッドの一実施例の構造を示す図。
【図２】本発明のインクジェット式印字ヘッドの製造工
程を示す図。
程を示す図。
【図３】本発明のインクジェット式印字ヘッドの製造工
程を示す図。
程を示す図。
【図４】本発明のインクジェット式印字ヘッドの製造工
程を示す図。
程を示す図。
【図５】本発明のインクジェット式印字ヘッドの製造工
程を示す図。
程を示す図。
【図６】本発明のインクジェット式印字ヘッドの製造工
程を示す図。
程を示す図。
【図７】本発明のインクジェット式印字ヘッドの製造工
程を示す図。
程を示す図。
【図８】本発明のインクジェット式印字ヘッドの製造工
程を示す図。
程を示す図。
【図９】本発明のインクジェット式印字ヘッドの製造工
程を示す図。
程を示す図。
【図１０】本発明のインクジェット式印字ヘッドの実施
例の構造を示す断面図。
例の構造を示す断面図。
【図１１】本発明のインクジェット式印字ヘッドの実施
例を示す断面図。
例を示す断面図。
【図１２】本発明のインクジェット式印字ヘッドの実施
例を示す図。
例を示す図。
【図１３】従来のインクジェット式印字ヘッドの構造を
示す図。
示す図。
【図１４】インクジェット式印字ヘッドの駆動回路を示
す図。
す図。
【図１５】インクジェット式印字ヘッドの駆動回路を示
す図。
す図。
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
Claims (7)
- 【請求項１】 インク滴を記録媒体上に選択的に付着さ
せるインクジェット式印字ヘッドにおいて、連続した弾
性振動板上に前記インク滴の吐出口たるノズルに対応さ
せた圧電体と、この圧電体に対応した抵抗体と、この抵
抗体を通じて前記圧電体に駆動信号を伝達する電極を構
成した圧力発生部材を有し、前記弾性振動板と前記圧電
体と前記電極は同時焼成体である事を特徴とするインク
ジェット式印字ヘッド。 - 【請求項２】 インク滴を記録媒体上に選択的に付着さ
せるインクジェット式印字ヘッドにおいて、連続した弾
性振動板上に前記インク滴の吐出口たるノズルに対応さ
せた圧電体と、この圧電体に対応した抵抗体と、この抵
抗体を通じて前記圧電体に駆動信号を伝達する電極を構
成した圧力発生部材を有し、前記弾性振動板と前記圧電
体と前記電極と前記抵抗体は同時焼成体である事を特徴
とするインクジェット式印字ヘッド。 - 【請求項３】 インク滴を記録媒体上に選択的に付着さ
せるインクジェット式印字ヘッドにおいて、連続した弾
性振動板上に前記インク滴の吐出口たるノズルに対応さ
せた圧電体と、この圧電体に対応した抵抗体と、前記圧
電体を駆動するドライバーＩＣと、このドライバーＩＣ
からの駆動信号を前記抵抗体を通じて前記圧電体に伝達
する電極を構成した圧力発生部材を有し、前記弾性振動
板と前記圧電体と前記電極と前記ドライバーＩＣを実装
する配線パターンは同時焼成体である事を特徴とするイ
ンクジェット式印字ヘッド。 - 【請求項４】 インク滴を記録媒体上に選択的に付着さ
せるインクジェット式印字ヘッドにおいて、連続した弾
性振動板上に前記インク滴の吐出口たるノズルに対応さ
せた圧電体と、この圧電体に対応した抵抗体と、前記圧
電体を駆動するドライバーＩＣと、このドライバーＩＣ
からの駆動信号を前記抵抗体を通じて前記圧電体に伝達
する電極を構成した圧力発生部材を有し、前記弾性振動
板と前記圧電体と前記電極と前記抵抗体と前記ドライバ
ーＩＣを実装する配線パターンは同時焼成体である事を
特徴とするインクジェット式印字ヘッド。 - 【請求項５】 前記弾性振動板上の前記電極、前記圧電
体、前記ドライバーＩＣを実装する配線パターンはスク
リーン印刷法により形成した後に焼成され、その後に抵
抗体をスクリーン印刷法により形成されていることを特
徴とする請求項１及び請求項３記載のインクジェット式
印字ヘッドの製造方法。 - 【請求項６】 前記弾性振動板上の前記電極、前記圧電
体、前記抵抗体、前記ドライバーＩＣを実装する配線パ
ターンはスクリーン印刷法により形成した後に、焼成さ
れていることを特徴とする請求項２及び請求項４記載の
インクジェット式印字ヘッドの製造方法。 - 【請求項７】 前記弾性振動板上の前記圧電体は、グリ
ーンシート状の圧電体を成形した後に弾性振動板に転
写、焼成したことを特徴とする請求項１、請求項２、請
求項３および請求項４記載のインクジェット式印字ヘッ
ドの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15382592A JP3171213B2 (ja) | 1992-03-18 | 1992-06-12 | インクジェット式印字ヘッド |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6239092 | 1992-03-18 | ||
| JP4-62390 | 1992-03-18 | ||
| JP15382592A JP3171213B2 (ja) | 1992-03-18 | 1992-06-12 | インクジェット式印字ヘッド |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000307670A Division JP3301485B2 (ja) | 1992-03-18 | 2000-10-06 | インクジェット式印字ヘッド及びその製造方法 |
| JP2000309637A Division JP3301486B2 (ja) | 1992-03-18 | 2000-10-10 | インクジェット式印字ヘッド用インク加圧ユニット、及びインクジェット式印字ヘッド用インク加圧ユニットの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05318735A true JPH05318735A (ja) | 1993-12-03 |
| JP3171213B2 JP3171213B2 (ja) | 2001-05-28 |
Family
ID=13198759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15382592A Expired - Lifetime JP3171213B2 (ja) | 1992-03-18 | 1992-06-12 | インクジェット式印字ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3171213B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5880756A (en) * | 1993-12-28 | 1999-03-09 | Seiko Epson Corporation | Ink jet recording head |
| US5962955A (en) * | 1996-03-19 | 1999-10-05 | Fujitsu Limited | Piezoelectric device and method for fabricating the same, and ink jet printer head and method for fabricating the same |
| US6073321A (en) * | 1994-04-26 | 2000-06-13 | Seiko Epson Corporation | Manufacturing method for an ink jet recording head |
| US6097412A (en) * | 1997-02-07 | 2000-08-01 | Fujitsu Limited | Ink jet printer head and method for fabricating the same including a piezoelectric device with a multilayer body having a pair of high rigidity plates provided on the side walls |
| US6270203B1 (en) * | 1992-08-26 | 2001-08-07 | Seiko Epson Corporation | Multilayer ink jet recording head having a pressure generating unit and a flow path unit |
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