JPH10272775A - Piezoelectric member for ink jet recording head and formation thereof - Google Patents
Piezoelectric member for ink jet recording head and formation thereofInfo
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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、画像信号に応じて
インク滴を吐出し、これを記録紙等の記録媒体に付着さ
せて画像を記録するインクジェット記録ヘッドにおい
て、インクの加圧源として使用されるインクジェット記
録ヘッド用圧電部材に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording head for ejecting ink droplets in accordance with an image signal and attaching the ink droplets to a recording medium such as recording paper to record an image. The present invention relates to a piezoelectric member for an ink jet recording head to be used.
【0002】[0002]
【従来の技術】図7は従来のインクジェット記録ヘッド
の一例を示している。このインクジェット記録ヘッドで
は、ノズル1を設けたノズルプレート2とキャビティ形
成部材3によりインクキャビティ4、インクレット5及
びインク供給室6が形成されている。また、キャビティ
形成部材3の下面を覆う隔壁7と基板8との間には、各
インクキャビティ4と対向するように単層型の圧電部材
10が固定されている。基板8の上面に設けられた導電
層11は、切り溝12により分断されており、分断され
た導電層11の一方が上記圧電部材10の共通電極15
及び共通引き出し電極16を構成し、他方が個別引き出
し線17を構成している。この個別引き出し線17は、
圧電板13の一側面に形成された個別導電層18を介し
て圧電板13上面の個別電極19に接続されている。ま
た、上記共通引き出し電極16はアースに接続され、個
別引き出し電極17は図示しない画像信号制御回路に接
続されている。2. Description of the Related Art FIG. 7 shows an example of a conventional ink jet recording head. In this ink jet recording head, an ink cavity 4, an inklet 5, and an ink supply chamber 6 are formed by a nozzle plate 2 provided with nozzles 1 and a cavity forming member 3. A single-layer piezoelectric member 10 is fixed between the partition wall 7 covering the lower surface of the cavity forming member 3 and the substrate 8 so as to face each ink cavity 4. The conductive layer 11 provided on the upper surface of the substrate 8 is divided by a cut groove 12, and one of the divided conductive layers 11 is connected to the common electrode 15 of the piezoelectric member 10.
And the common lead-out electrode 16, and the other part constitutes the individual lead-out line 17. This individual lead 17 is
It is connected to an individual electrode 19 on the upper surface of the piezoelectric plate 13 via an individual conductive layer 18 formed on one side surface of the piezoelectric plate 13. The common lead electrode 16 is connected to the ground, and the individual lead electrodes 17 are connected to an image signal control circuit (not shown).
【0003】画像信号制御回路から個別電極19に電圧
が印加されると、個別電極19と共通電極15が圧電板
13を挟んで対向する分極された領域(活性領域21)
では、共通電極15から個別電極19に向かう電界E1
が発生し、圧電板13が厚み方向に瞬時に伸張して隔壁
7を押し上げる。その結果、インクキャビティ内のイン
クが加圧され、ノズル1からインク滴となって吐出され
る。When a voltage is applied to the individual electrode 19 from the image signal control circuit, the individual electrode 19 and the common electrode 15 are polarized regions (the active region 21) opposed to each other with the piezoelectric plate 13 interposed therebetween.
Then, the electric field E1 from the common electrode 15 to the individual electrode 19
Is generated, and the piezoelectric plate 13 instantaneously expands in the thickness direction to push up the partition wall 7. As a result, the ink in the ink cavity is pressurized and ejected from the nozzle 1 as ink droplets.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】個別電極19に電圧を
印加した時、上記正規の電界E1の他、共通電極15の
先端部から切り溝12を回り込んで活性領域21の外側
の領域(非活性領域22)にある個別引き出し電極20
の先端部へ向かう電界E2が発生する。この電界E2に
よって圧電板13はその長手方向に変形する。また、共
通電極15から個別電極19の非活性領域23に位置す
る部分へ向かう斜め方向の電界E3が発生し、この電界
E3により圧電板13が斜め方向に変形する。When a voltage is applied to the individual electrode 19, in addition to the regular electric field E1, the region outside the active region 21 (the non- Individual extraction electrode 20 in active region 22)
, An electric field E2 is generated toward the front end of the device. The piezoelectric plate 13 is deformed in the longitudinal direction by the electric field E2. Further, an oblique electric field E3 is generated from the common electrode 15 toward a portion of the individual electrode 19 located in the inactive region 23, and the electric field E3 deforms the piezoelectric plate 13 in the oblique direction.
【0005】圧電部材10に上記電界E1を生じさせる
電圧以外の電圧が作用しない場合であっても、電界E1
と直交する方向には圧電部材10を縮める力が作用し、
圧電部材10は、この力によるひずみは考慮したうえ設
計されている。しかし、上記のように圧電板13に正規
の電界E1と異なる方向の電界E2,E3が発生する
と、圧電板13にその本来の変形方向である厚み方向と
異なる方向に変形しようとする力が作用する。その結
果、圧電板13の上記切り溝12と対向する部分にクラ
ックが生じたり、共通電極15や個別電極19が破断す
るおそれがある。また、上記電界E2,E3による変形
の分だけ圧電板13の厚み方向の変位量に損失が生じ、
圧電板13の変位量を正確に制御することが困難とな
る。[0005] Even when a voltage other than the voltage causing the electric field E1 does not act on the piezoelectric member 10, even if the electric field E1 is not applied.
In the direction perpendicular to the direction, a force for contracting the piezoelectric member 10 acts,
The piezoelectric member 10 is designed in consideration of the strain due to this force. However, when the electric fields E2 and E3 in the direction different from the normal electric field E1 are generated in the piezoelectric plate 13 as described above, a force to deform the piezoelectric plate 13 in a direction different from the thickness direction, which is its original deformation direction, acts. I do. As a result, cracks may occur in the portion of the piezoelectric plate 13 facing the cut grooves 12, and the common electrode 15 and the individual electrode 19 may be broken. In addition, a loss is generated in the displacement amount of the piezoelectric plate 13 in the thickness direction due to the deformation due to the electric fields E2 and E3,
It becomes difficult to accurately control the displacement of the piezoelectric plate 13.
【0006】一方、仮に非活性領域22には圧電板13
を設けないようにすれば、上記活性領域21の圧電板1
3が正規の電界E1の方向と異なる方向に変形するとい
う問題は生じない。しかし、隔壁7を支持するものが存
在しないと、活性領域21の隔壁7が変位すると非活性
領域22の隔壁7も変位し、インク吐出量を正確に制御
することができない。従って、非活性領域22にも圧電
板13を設けておく必要がある。また、この部分にある
電極を利用することにより個別電極に対する配線を容易
に設けることができる。On the other hand, if the piezoelectric plate 13 is
Is not provided, the piezoelectric plate 1 in the active region 21 is not provided.
3 does not deform in a direction different from the direction of the normal electric field E1. However, if there is no supporting member for the partition 7, when the partition 7 in the active region 21 is displaced, the partition 7 in the non-active region 22 is also displaced, so that the ink discharge amount cannot be accurately controlled. Therefore, it is necessary to provide the piezoelectric plate 13 also in the inactive region 22. Further, by using the electrodes in this portion, wiring for the individual electrodes can be easily provided.
【0007】本発明は、かかる従来の問題に鑑み、電極
の配線構造を複雑にすることなく、上記圧電部材の圧電
板に正規の電界と異なる方向の電界が発生するのを防止
することを目的としている。The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and has as its object to prevent generation of an electric field in a direction different from a normal electric field on the piezoelectric plate of the piezoelectric member without complicating the wiring structure of the electrodes. And
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】従って、本発明は、相対
向する面を有する圧電板を備え、該対向面にそれぞれ第
1の電極と第2の電極とを設けてなり、該電極に電圧を
印加すると圧電部材が電極の対向方向に変形し、該変形
によりインクを加圧して吐出させるインクジェット記録
ヘッド用圧電部材であって、上記圧電板の一方の対向面
に設けてある第1の電極を第1の電極部分と第2の電極
部分とに分断し、かつ、その底部が圧電板内部に位置す
るように切り込んだ溝を設けると共に、上記第1又は第
2の電極部分と、これらと対向して圧電板の他方の対向
面に設けてある第2の電極とで挟まれる部分の圧電板を
分極処理していることを特徴とするインクジェット記録
ヘッド用圧電部材を提供するものである。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention comprises a piezoelectric plate having opposing surfaces, a first electrode and a second electrode respectively provided on the opposing surfaces, and a voltage applied to the electrodes. Is applied, the piezoelectric member is deformed in the direction facing the electrodes, and the ink is pressurized and ejected by the deformation, and the first electrode is provided on one surface of the piezoelectric plate. Is divided into a first electrode portion and a second electrode portion, and a groove cut out so that the bottom is located inside the piezoelectric plate is provided, and the first or second electrode portion and An object of the present invention is to provide a piezoelectric member for an ink jet recording head, characterized in that a portion of the piezoelectric plate sandwiched by a second electrode provided on the other facing surface of the piezoelectric plate is polarized.
【0009】また、本発明は、相対向する第1の面と第
2の面を有する圧電板を用意し、上記第1の面を第1の
電極層で被覆した後、上記第1の面に、第1の電極層を
第3の電極層と第4の電極層とに分断し、かつ、その底
部が圧電板の内部に位置するように切り込んだ溝を形成
する一方、上記圧電板の第2の面を第2の電極層で被覆
し、該第2の電極層と上記第3又は第4の電極層に電圧
を印加し、これらの電極層に挟まれた部分の圧電板を分
極処理して活性領域を形成することを特徴とするインク
ジェット記録ヘッド用圧電部材の形成方法を提供するも
のである。Further, according to the present invention, there is provided a piezoelectric plate having a first surface and a second surface opposed to each other, and after covering the first surface with a first electrode layer, forming the first surface. In addition, while dividing the first electrode layer into a third electrode layer and a fourth electrode layer and forming a groove cut so that the bottom is located inside the piezoelectric plate, The second surface is covered with a second electrode layer, a voltage is applied to the second electrode layer and the third or fourth electrode layer, and a portion of the piezoelectric plate sandwiched between these electrode layers is polarized. An object of the present invention is to provide a method for forming a piezoelectric member for an ink jet recording head, which comprises forming an active region by processing.
【0010】具体的には、上記形成方法は、平坦な表面
を有する基板を用意し、該基板の表面を導電層で被覆
し、該導電層を第1の電極部分と第2の電極部分に分断
する直線状の第1の溝を形成する一方、相対向する第1
の面と第2の面とを有する圧電板を用意し、該圧電板の
第1の面に第2の面へ向けて切り込んだ直線状の第2の
溝を形成し、該圧電板の第2の溝と上記基板の第1の溝
が対向するように圧電板の第1の面を基板の表面に固定
し、上記基板と反対側に位置する圧電板の第2の面と、
上記第1又は第2の電極部分側の圧電板の端面とを電極
層で被覆した後、上記圧電板を上記第1及び第2の溝と
直交する方向に延在する複数の圧電部材に分断し、上記
第1又は第2の電極層と、これと対向する圧電板の第2
の面に設けてある電極層とにより挟まれる部分の圧電板
を分極処理して活性領域を形成する。Specifically, in the above-mentioned forming method, a substrate having a flat surface is prepared, the surface of the substrate is covered with a conductive layer, and the conductive layer is applied to the first electrode portion and the second electrode portion. While forming a linear first groove to divide, the opposing first groove is formed.
A piezoelectric plate having a surface and a second surface is prepared, and a linear second groove cut toward the second surface is formed in the first surface of the piezoelectric plate. A first surface of the piezoelectric plate is fixed to a surface of the substrate such that the second groove and the first groove of the substrate face each other, and a second surface of the piezoelectric plate located on the opposite side to the substrate;
After covering the end face of the piezoelectric plate on the first or second electrode portion side with an electrode layer, the piezoelectric plate is divided into a plurality of piezoelectric members extending in a direction orthogonal to the first and second grooves. And the first or second electrode layer and the second piezoelectric layer
An active region is formed by subjecting the portion of the piezoelectric plate sandwiched by the electrode layers provided on the surface to polarization treatment.
【0011】あるいは、平坦な表面を有する基板を用意
し、該基板の表面を導電層で被覆し、該導電層を第1の
電極部分と第2の電極部分に分断する直線状の第1の溝
を形成する一方、相対向する第1の面と第2の面とを有
する圧電板を用意し、該圧電板の第1の面を基板の表面
に固定し、上記基板と反対側に位置する圧電板の第2の
面と第1又は第2の電極層側の圧電板の端面とを電極層
で被覆し、該圧電板の第1の面に設けた電極層を第3の
電極層と第4の電極層とに分断し、かつ、その底部が圧
電板の内部に位置するように切り込んだ直線状の第2の
溝を形成した後、上記圧電板を上記第1及び第2の溝と
直交する方向に延在する複数の圧電部材に分断し、上記
第1又は第2の電極層と、これと対向する圧電板の第3
又は第4の電極層とに挟まれた部分の圧電板を分極処理
して活性領域を形成してもよい。Alternatively, a substrate having a flat surface is prepared, the surface of the substrate is covered with a conductive layer, and the conductive layer is divided into a first electrode portion and a second electrode portion. While forming the groove, a piezoelectric plate having a first surface and a second surface opposed to each other is prepared, and the first surface of the piezoelectric plate is fixed to the surface of the substrate, and is located on the side opposite to the substrate. The second surface of the piezoelectric plate to be formed and the end surface of the piezoelectric plate on the first or second electrode layer side are covered with an electrode layer, and the electrode layer provided on the first surface of the piezoelectric plate is replaced with a third electrode layer. And a fourth electrode layer, and after forming a linear second groove cut so that the bottom is located inside the piezoelectric plate, the piezoelectric plate is divided into the first and second grooves. The piezoelectric member is divided into a plurality of piezoelectric members extending in a direction perpendicular to the groove, and the first or second electrode layer and the third plate of the piezoelectric plate opposed thereto are divided.
Alternatively, the active region may be formed by polarizing the portion of the piezoelectric plate sandwiched between the fourth electrode layer and the fourth electrode layer.
【0012】[0012]
【発明の効果】本発明に係るインクジェット記録ヘッド
用圧電部材では、圧電板の一方に設けた第1の電極を分
断し、かつ、その圧電板内部まで切り込んだ溝を備える
ため、圧電板の活性領域と非活性領域が電気的に確実に
分離される。すなちわ、この溝を設けたことにより、活
性領域内の電極から非活性領域にある電極に向かう電界
の発生が防止される。よって、本発明の圧電部材では圧
電板を正規の変形方向と異なる方向に変形させる力が大
幅に低減され、その結果、圧電板のクラックの発生や、
電極の破断が防止される。また、圧電板の厚み方向の変
位量の損失が低減されるため、インクに対する加圧力の
制御精度が向上する。In the piezoelectric member for an ink jet recording head according to the present invention, the first electrode provided on one side of the piezoelectric plate is divided and a groove cut into the inside of the piezoelectric plate is provided. The region and the inactive region are electrically separated reliably. In other words, by providing this groove, the generation of an electric field from the electrode in the active region to the electrode in the non-active region is prevented. Therefore, in the piezoelectric member of the present invention, the force for deforming the piezoelectric plate in a direction different from the normal deformation direction is greatly reduced, and as a result, cracks in the piezoelectric plate occur,
The electrode is prevented from breaking. Further, since the loss of the displacement amount of the piezoelectric plate in the thickness direction is reduced, the control accuracy of the pressure applied to the ink is improved.
【0013】また、上記のように切込溝により圧電板の
活性領域と非活性領域とが電気的に分離されているた
め、非活性領域の圧電板に電極を自由に配線することが
でき、電極の配線構造が簡単である。Further, since the active region and the non-active region of the piezoelectric plate are electrically separated by the cut grooves as described above, the electrodes can be freely wired to the piezoelectric plate in the non-active region. The electrode wiring structure is simple.
【0014】[0014]
【発明の実施形態】以下、添付図面を参照して本発明の
実施の形態について説明する。図1から図3は本発明の
一実施形態であるインクジェット記録ヘッド24を示し
ている。このヘッド24は、大径インク滴吐出用ヘッド
部(以下、「大径ヘッド部」という。)25と小径イン
ク滴吐出用ヘッド部(以下、「小径ヘッド部」とい
う。)26とからなり、ノズルプレート27、キャビテ
ィ形成部材28、隔壁29、圧電部材30および基板3
2を組み合わせて一体的に構成されている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. 1 to 3 show an ink jet recording head 24 according to an embodiment of the present invention. The head 24 includes a large-diameter ink droplet discharging head (hereinafter, referred to as “large-diameter head”) 25 and a small-diameter ink droplet discharging head (hereinafter, referred to as “small-diameter head”) 26. Nozzle plate 27, cavity forming member 28, partition wall 29, piezoelectric member 30, and substrate 3
2 are integrally formed.
【0015】ノズルプレート27は、金属または合成樹
脂等の薄板からなり、大径ヘッド部25と小径ヘッド部
26にはエキシマレーザ加工等により、それぞれ後述す
るインクキャビティ40と連通する複数のノズル34,
35が設けられている。大径ヘッド部25と小径ヘッド
部26は、大径ヘッド部25のノズル34が小径ヘッド
部26のノズル35よりも吐出口径が大径である点以外
は、同一構成を有し、中央線37に関して対称に構成さ
れている。The nozzle plate 27 is made of a thin plate such as a metal or a synthetic resin. The large-diameter head 25 and the small-diameter head 26 are provided with a plurality of nozzles 34, which communicate with ink cavities 40, which will be described later, by excimer laser processing.
35 are provided. The large-diameter head section 25 and the small-diameter head section 26 have the same configuration except that the nozzle 34 of the large-diameter head section 25 has a larger diameter than the nozzle 35 of the small-diameter head section 26. Are configured symmetrically.
【0016】ノズルプレート27の下部には、上下に貫
通する複数の長溝が形成されたキャビティ形成部材28
が固定され、その下部には隔壁29が固定されている。
ノズルプレート27と隔壁29により上下を覆われたキ
ャビティ形成部材28の長溝の内部には、それぞれイン
クを収容する複数のインクキャビティ40、補給用イン
クを収容するインク供給室41及びこれらを連通させる
インクインレット42が形成されている。In a lower portion of the nozzle plate 27, a cavity forming member 28 in which a plurality of long grooves penetrating vertically is formed.
Is fixed, and a partition wall 29 is fixed below it.
A plurality of ink cavities 40 for storing ink, an ink supply chamber 41 for storing replenishment ink, and an ink for communicating these are provided inside long grooves of the cavity forming member 28 which are vertically covered by the nozzle plate 27 and the partition wall 29. An inlet 42 is formed.
【0017】隔壁29とセラミック、金属、または合成
樹脂等の平板からなる基板32の間には、上記インクキ
ャビティ40と対向する位置に圧電部材30が固定され
ている。なお、図3に示すように、各圧電部材30間に
は支持部43を設けてあり、これらは溝44により隔て
てある。上記圧電部材30は単層型であり、周知の圧電
材料からなる圧電板45の上面と下面にそれぞれ共通電
極47、個別電極48を構成する導電層が形成されてい
る。圧電板45の下面、すなわち基板32の上面に設け
られた導電層50は不連続部を構成する2本の切り溝5
1,51により分断されている。これら2本の切り溝5
1,51により挟まれた部分の導電層50が共通電極4
7及び共通引き出し電極52を構成している。また、こ
れら切り溝51,51の外側の部分の導電層50が個別
引き出し電極53を構成している。一方、圧電板45の
上面に形成された導電層は個別電極48を構成してお
り、この個別電極48は圧電板45の一側面に設けられ
た個別導電層54を介して個別引き出し電極53に接続
されている。A piezoelectric member 30 is fixed at a position facing the ink cavity 40 between the partition wall 29 and a substrate 32 made of a flat plate made of ceramic, metal, synthetic resin or the like. Note that, as shown in FIG. 3, support portions 43 are provided between the piezoelectric members 30, and are separated by grooves 44. The piezoelectric member 30 is of a single-layer type, and a conductive layer forming a common electrode 47 and an individual electrode 48 is formed on an upper surface and a lower surface of a piezoelectric plate 45 made of a known piezoelectric material, respectively. The conductive layer 50 provided on the lower surface of the piezoelectric plate 45, that is, on the upper surface of the substrate 32 has two cut grooves 5 forming discontinuous portions.
1, 51. These two kerfs 5
The portion of the conductive layer 50 sandwiched between the first and the first electrodes 51 is the common electrode 4
7 and the common extraction electrode 52. The conductive layer 50 outside the cut grooves 51, 51 constitutes the individual extraction electrode 53. On the other hand, the conductive layer formed on the upper surface of the piezoelectric plate 45 constitutes the individual electrode 48, and the individual electrode 48 is connected to the individual extraction electrode 53 via the individual conductive layer 54 provided on one side of the piezoelectric plate 45. It is connected.
【0018】各圧電部材30の共通電極47は共通引き
出し電極52を介してアースに接続され、個別電極48
は個別導電層54及び個別引き出し電極53を介して図
示しない画像信号制御回路に接続されている。また、共
通電極47と個別電極48とにより圧電板45が挟まれ
ている領域では、高温下でこれらの電極間に高電圧を印
加することによって圧電板45を分極処理し、活性領域
56を形成している。一方、この活性領域56外の非活
性領域57では圧電板45は分極処理されていない。The common electrode 47 of each piezoelectric member 30 is connected to ground via a common lead electrode 52, and the individual electrode 48
Are connected to an image signal control circuit (not shown) via an individual conductive layer 54 and an individual lead electrode 53. In a region where the piezoelectric plate 45 is sandwiched between the common electrode 47 and the individual electrode 48, a high voltage is applied between these electrodes at a high temperature to polarize the piezoelectric plate 45 to form an active region 56. doing. On the other hand, in the non-active region 57 outside the active region 56, the piezoelectric plate 45 is not polarized.
【0019】圧電板45の下面には、上記切り溝51と
対向する位置、すなわち上記活性領域56と非活性領域
57の境界位置に、その底部が圧電板45の内部に位置
するように切り込んだ直線状の切込溝60が設けられて
いる。この切込溝60は断面形状が矩形状であり、図4
に示すように、その幅t1は切り溝51の幅t2よりも
大きく設定されている。切込溝60の幅t1及び深さd
は圧電板45の厚さ等に応じて適宜設定されるが、幅t
1が100μm〜1000μm程度、深さdが50μm
〜500μm程度であることが好ましい。The lower surface of the piezoelectric plate 45 is cut at a position facing the cut groove 51, that is, at a boundary position between the active region 56 and the non-active region 57 so that the bottom thereof is located inside the piezoelectric plate 45. A straight cut groove 60 is provided. This cut groove 60 has a rectangular cross-section, and FIG.
As shown in the figure, the width t1 is set to be larger than the width t2 of the cut groove 51. Width t1 and depth d of cut groove 60
Is appropriately set according to the thickness of the piezoelectric plate 45 and the like, but the width t
1 is about 100 μm to 1000 μm and depth d is 50 μm
It is preferably about 500 μm.
【0020】上記画像信号制御回路から各圧電部材30
の個別電極48に電圧が印加されると、上記活性領域5
6では、共通電極47から個別電極48に向かう電界E
1が発生し、圧電板45が厚み方向に瞬時に伸張して隔
壁29を押し上げる。これにより、インクキャビティ4
0内のインクが加圧され、ノズル34,35からインク
滴となって吐出される。Each of the piezoelectric members 30 is supplied from the image signal control circuit.
When a voltage is applied to the individual electrodes 48 of the
6, the electric field E from the common electrode 47 to the individual electrode 48
1 occurs, and the piezoelectric plate 45 instantaneously extends in the thickness direction and pushes up the partition wall 29. Thereby, the ink cavity 4
The ink in 0 is pressurized and ejected from the nozzles 34 and 35 as ink droplets.
【0021】上記のように圧電板45の切り溝51と対
向する位置に切込溝60が設けられており、この切込溝
60内には圧電板45よりも誘電率の低い空気が存在す
る。そのため、電圧印加時に共通電極47の先端部から
切り溝51を回り込んで非活性領域57にある個別引き
出し電極53の先端部へ向かう電界や、共通電極47か
ら非活性領域57の個別電極48へ向かう斜め方向の電
界(図6参照)の発生が防止される。その結果、圧電板
45を厚み方向と異なる方向に変形させる力が大幅に低
減され、上記圧電板45におけるクラックの発生や、共
通電極47及び個別電極48の破断が防止される。ま
た、圧電板45の厚み方向の変位量の損失が低減される
ため、この圧電板45の厚み方向の変位量を正確に制御
することができ、ノズル34,35から吐出されるイン
キ量を高精度で制御することが可能となる。As described above, the cut groove 60 is provided at a position facing the cut groove 51 of the piezoelectric plate 45, and air having a lower dielectric constant than the piezoelectric plate 45 exists in the cut groove 60. . Therefore, when a voltage is applied, the electric field goes around the kerf 51 from the tip of the common electrode 47 toward the tip of the individual extraction electrode 53 in the non-active area 57, or from the common electrode 47 to the individual electrode 48 in the non-active area 57. The generation of an electric field (see FIG. 6) in an oblique direction is prevented. As a result, the force for deforming the piezoelectric plate 45 in a direction different from the thickness direction is significantly reduced, and the occurrence of cracks in the piezoelectric plate 45 and the breakage of the common electrode 47 and the individual electrodes 48 are prevented. Further, since the loss of the displacement of the piezoelectric plate 45 in the thickness direction is reduced, the displacement of the piezoelectric plate 45 in the thickness direction can be accurately controlled, and the amount of ink ejected from the nozzles 34 and 35 can be increased. It is possible to control with accuracy.
【0022】さらに、非活性領域57の圧電板45によ
り隔壁40を支持することができると共に、この部分に
電極を配線することにより電極の配線構造が簡単にな
る。Further, the partition 40 can be supported by the piezoelectric plate 45 in the non-active area 57, and the wiring structure of the electrodes can be simplified by wiring the electrodes to this portion.
【0023】次に、上記圧電部材30の製造方法につい
て説明する。なお、図5(A)〜(D)は、図1から図
3のインクジェット記録ヘッド24の小径ヘッド部26
の一部のみを示している。また、これらの図において、
斜線部は金属膜等からなる導電層を形成した部分を示し
ている。まず、図5(A)に示すように、基板32の上
面全体に導電層50を形成した後、ケガキ等の方法によ
り基板32をわずかに削り込む切り溝51を横断形成し
て導電層50を分断する。次に、図5(B)に示すよう
に、予めその下面に所定寸法の切込溝60を設けた圧電
材料からなる板材(圧電プレート62)を導電性接着剤
により基板32上面に固定する。この際、上記基板32
に設けられた切り溝51に切込溝60が対向するように
位置決めする。次に、図5(C)で示すように、基板3
2に固定された圧電プレート62の上面及び一側面に導
電層63を形成する。その後、図5(D)で示すよう
に、ダイシングソー65により上記切り溝51と直交す
る方向に互いに平行な複数の溝44を形成し、圧電プレ
ート111を複数の圧電部材30及び支持部43に分割
する(図3参照)。また、この溝44を基板32を削り
込むように形成することにより共通電極47、共通引き
出し出極52及び個別引き出し電極53を形成する。そ
の後、上記図2に示す活性領域56の圧電板45を分極
処理する。Next, a method for manufacturing the piezoelectric member 30 will be described. FIGS. 5A to 5D show the small-diameter head portion 26 of the ink jet recording head 24 shown in FIGS.
Are shown only partially. Also, in these figures,
The hatched portion indicates a portion where a conductive layer made of a metal film or the like is formed. First, as shown in FIG. 5A, after forming a conductive layer 50 on the entire upper surface of the substrate 32, a cut groove 51 that slightly cuts the substrate 32 is formed transversely by a method such as marking to form the conductive layer 50. Divide. Next, as shown in FIG. 5B, a plate material (piezoelectric plate 62) made of a piezoelectric material and having a cutout groove 60 of a predetermined size provided in advance on the lower surface thereof is fixed to the upper surface of the substrate 32 with a conductive adhesive. At this time, the substrate 32
Is positioned so that the cut groove 60 is opposed to the cut groove 51 provided in. Next, as shown in FIG.
The conductive layer 63 is formed on the upper surface and one side surface of the piezoelectric plate 62 fixed to 2. Thereafter, as shown in FIG. 5D, a plurality of grooves 44 parallel to each other in a direction perpendicular to the cut grooves 51 are formed by a dicing saw 65, and the piezoelectric plate 111 is attached to the plurality of piezoelectric members 30 and the support portions 43. Divide (see FIG. 3). Further, the common electrode 47, the common extraction electrode 52, and the individual extraction electrode 53 are formed by forming the groove 44 so as to cut the substrate 32. Thereafter, the polarization of the piezoelectric plate 45 in the active region 56 shown in FIG. 2 is performed.
【0024】このように本実施形態では、非活性領域5
7の圧電板45は切込溝60により活性領域56の圧電
板45と電気的に分離されているため、圧電板45上面
に設けられた個別電極48に電気を供給するための電極
配線(個別引き出し電極53及び個別導電層54)を簡
単に形成することができる。As described above, in the present embodiment, the inactive region 5
7 is electrically separated from the piezoelectric plate 45 in the active region 56 by the cut groove 60, so that the electrode wiring (individually) for supplying electricity to the individual electrode 48 provided on the upper surface of the piezoelectric plate 45 is formed. The extraction electrode 53 and the individual conductive layer 54) can be easily formed.
【0025】図6に示す第2実施形態では、圧電板45
の上面側に切込溝60を設けて圧電板45の上面側の導
電層66を分断し、分断された導電層66のうち活性領
域56に位置する部分を共通電極67としている。この
場合、基板32上面に形成された導電層50も切り溝5
1,51により分断する。切り溝51,51に挟まれた
部分は、共通引き出し電極68を構成し、圧電板45の
側面に設けた共通導電層69を介して上記共通電極67
と接続される。また、導電層50の切り溝51,51の
外側に位置する部分が個別電極70及び個別引き出し線
71を構成する。なお、この図6の圧電部材30の形成
方法は、図5に示した第1実施形態の場合と同様である
が、基板32の上面及び一端面に導電層を形成した後
に、切込溝60を形成する点が異なるIn the second embodiment shown in FIG.
The conductive layer 66 on the upper surface side of the piezoelectric plate 45 is divided by providing a cut groove 60 on the upper surface side of the piezoelectric plate 45, and a portion of the divided conductive layer 66 located in the active region 56 is used as a common electrode 67. In this case, the conductive layer 50 formed on the upper surface of the substrate 32 is
Divide by 1,51. The portion sandwiched between the cut grooves 51, 51 constitutes a common extraction electrode 68, and the common electrode 67 is provided via a common conductive layer 69 provided on the side surface of the piezoelectric plate 45.
Connected to The portions of the conductive layer 50 located outside the cut grooves 51 constitute the individual electrodes 70 and the individual lead lines 71. The method of forming the piezoelectric member 30 of FIG. 6 is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 5, but after forming the conductive layer on the upper surface and one end surface of the substrate 32, the cut groove 60 is formed. Are different in forming
【0026】本発明は、上記実施形態に限定されず種々
の変形が可能である。まず、圧電部材は単層型に限定さ
れず、導線性金属層を交互に挟むように複数の薄膜圧電
シートを積層して形成した積層型であってもよい。ただ
し、積層型を使用する場合、すべての導電性金属層を切
込溝により分断しようとすると、圧電板を切込溝により
切断することになる。そのため、積層型の場合には、何
層かの導電性金属層を断線せずに残す必要があり、上記
活性領域と非活性領域を分離する効果は単層型のほうが
高い。また、上記実施形態のインクジェト記録ヘッド
は、上記のようにノズルの吐出口径を異ならせた大径ヘ
ッド部25と小径ヘッド部26を備えているが、本発明
は吐出口径が同一のノズルを備えるインクジェト記録ヘ
ッドにも適用することができる。The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. First, the piezoelectric member is not limited to a single-layer type, and may be a stacked type formed by laminating a plurality of thin film piezoelectric sheets so as to alternately sandwich a conductive metal layer. However, in the case of using a stacked type, if all the conductive metal layers are to be cut by the cut grooves, the piezoelectric plate is cut by the cut grooves. Therefore, in the case of the stacked type, it is necessary to leave some conductive metal layers without disconnection, and the effect of separating the active region and the inactive region is higher in the single layer type. In addition, the inkjet recording head of the above-described embodiment includes the large-diameter head portion 25 and the small-diameter head portion 26 having different nozzle orifices as described above, but the present invention includes a nozzle having the same orifice diameter. The present invention can also be applied to an ink jet recording head.
【図1】 本発明の実施形態に係る圧電部材を備えるイ
ンクジェット記録ヘッドをノズルプレート側から見た部
分正面図である。FIG. 1 is a partial front view of an ink jet recording head including a piezoelectric member according to an embodiment of the present invention, as viewed from a nozzle plate side.
【図2】 図1におけるII−II線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.
【図3】 図2におけるIII−III線断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2;
【図4】 図2の要部拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view of a main part of FIG. 2;
【図5】 (A)〜(D)は圧電部材及び引き出し電極
の形成方法を説明するための斜視図である。FIGS. 5A to 5D are perspective views for explaining a method of forming a piezoelectric member and a lead electrode.
【図6】 本発明の第2実施形態を示す断面図である。FIG. 6 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention.
【図7】 従来のインクジェット記録ヘッドを示す断面
図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a conventional ink jet recording head.
30…圧電部材 32…基板 40…インクキャビティ
45…圧電板 47,67…共通電極 48,70…個別電極 51…
切り溝 52,68…共通引き出し電極 53,71…個別引き
出し電極 54…個別導電層 60…切込溝 69…共通導電層Reference Signs List 30 piezoelectric member 32 substrate 40 ink cavity 45 piezoelectric plate 47, 67 common electrode 48, 70 individual electrode 51
Cut grooves 52, 68 ... Common lead electrodes 53, 71 ... Individual lead electrodes 54 ... Individual conductive layers 60 ... Cut grooves 69 ... Common conductive layers
Claims (4)
対向面にそれぞれ第1の電極と第2の電極とを設けてな
り、該電極に電圧を印加すると圧電部材が電極の対向方
向に変形し、該変形によりインクを加圧して吐出させる
インクジェット記録ヘッド用圧電部材であって、 上記圧電板の一方の対向面に設けてある第1の電極を第
1の電極部分と第2の電極部分とに分断し、かつ、その
底部が圧電板内部に位置するように切り込んだ溝を設け
ると共に、 上記第1又は第2の電極部分と、これらと対向して圧電
板の他方の対向面に設けてある第2の電極とで挟まれる
部分の圧電板を分極処理していることを特徴とするイン
クジェット記録ヘッド用圧電部材。1. A piezoelectric plate having opposing surfaces, a first electrode and a second electrode provided on the opposing surfaces, respectively, and when a voltage is applied to the electrodes, the piezoelectric member moves in a direction in which the electrodes oppose each other. A piezoelectric member for an ink jet recording head that pressurizes and discharges ink by the deformation, wherein a first electrode provided on one of the opposing surfaces of the piezoelectric plate is formed by a first electrode portion and a second electrode portion. A groove cut into an electrode portion and cut so that the bottom thereof is located inside the piezoelectric plate; and the first or second electrode portion, and the other facing surface of the piezoelectric plate facing these. Wherein the portion of the piezoelectric plate sandwiched between the second electrode and the second electrode is polarized.
圧電板を用意し、 上記第1の面を第1の電極層で被覆した後、 上記第1の面に、第1の電極層を第3の電極層と第4の
電極層とに分断し、かつ、その底部が圧電板の内部に位
置するように切り込んだ溝を形成する一方、 上記圧電板の第2の面を第2の電極層で被覆し、 該第2の電極層と上記第3又は第4の電極層に電圧を印
加し、これらの電極層に挟まれた部分の圧電板を分極処
理して活性領域を形成することを特徴とするインクジェ
ット記録ヘッド用圧電部材の形成方法。2. A piezoelectric plate having a first surface and a second surface facing each other is prepared, and after covering the first surface with a first electrode layer, a first electrode is formed on the first surface. Is divided into a third electrode layer and a fourth electrode layer, and a groove is formed so that the bottom is located inside the piezoelectric plate, while the second surface of the piezoelectric plate is formed. Is coated with a second electrode layer, a voltage is applied to the second electrode layer and the third or fourth electrode layer, and a portion of the piezoelectric plate sandwiched between these electrode layers is polarized to activate the piezoelectric plate. A method for forming a piezoelectric member for an ink jet recording head, comprising forming a region.
直線状の第1の溝を形成する一方、 相対向する第1の面と第2の面とを有する圧電板を用意
し、 該圧電板の第1の面に第2の面へ向けて切り込んだ直線
状の第2の溝を形成し、 該圧電板の第2の溝と上記基板の第1の溝が対向するよ
うに圧電板の第1の面を基板の表面に固定し、 上記基板と反対側に位置する圧電板の第2の面と、上記
第1又は第2の電極部分側の圧電板の端面とを電極層で
被覆した後、 上記圧電板を上記第1及び第2の溝と直交する方向に延
在する複数の圧電部材に分断し、 上記第1又は第2の電極層と、これと対向する圧電板の
第2の面に設けてある電極層とにより挟まれる部分の圧
電板を分極処理して活性領域を形成していることを特徴
とするインクジェット記録ヘッド用圧電部材の形成方
法。3. A substrate having a flat surface is provided, the surface of the substrate is covered with a conductive layer, and the conductive layer is divided into a first electrode portion and a second electrode portion. While forming the groove, a piezoelectric plate having a first surface and a second surface opposed to each other is prepared, and a linear second cut into the first surface of the piezoelectric plate toward the second surface. The first surface of the piezoelectric plate is fixed to the surface of the substrate such that the second groove of the piezoelectric plate and the first groove of the substrate are opposed to each other, and is located on the side opposite to the substrate. After covering the second surface of the piezoelectric plate and the end surface of the piezoelectric plate on the first or second electrode portion side with an electrode layer, the piezoelectric plate is placed in a direction orthogonal to the first and second grooves. A portion divided into a plurality of extending piezoelectric members, sandwiched between the first or second electrode layer and an electrode layer provided on a second surface of the piezoelectric plate facing the first or second electrode layer; Method of forming a piezoelectric member for an ink jet recording head, characterized by forming an active region of the piezoelectric plate is polarized in.
直線状の第1の溝を形成する一方、 相対向する第1の面と第2の面とを有する圧電板を用意
し、 該圧電板の第1の面を基板の表面に固定し、 上記基板と反対側に位置する圧電板の第2の面と第1又
は第2の電極層側の圧電板の端面とを電極層で被覆し、 該圧電板の第1の面に設けた電極層を第3の電極層と第
4の電極層とに分断し、かつ、その底部が圧電板の内部
に位置するように切り込んだ直線状の第2の溝を形成し
た後、 上記圧電板を上記第1及び第2の溝と直交する方向に延
在する複数の圧電部材に分断し、 上記第1又は第2の電極層と、これと対向する圧電板の
第3又は第4の電極層とに挟まれた部分の圧電板を分極
処理して活性領域を形成していることを特徴とするイン
クジェット記録ヘッド用圧電部材の形成方法。4. A substrate having a flat surface is provided, a surface of the substrate is covered with a conductive layer, and the conductive layer is divided into a first electrode portion and a second electrode portion. While forming the groove, a piezoelectric plate having a first surface and a second surface opposed to each other is prepared, and the first surface of the piezoelectric plate is fixed to the surface of the substrate. The second surface of the piezoelectric plate to be formed and the end surface of the piezoelectric plate on the first or second electrode layer side are covered with an electrode layer, and the electrode layer provided on the first surface of the piezoelectric plate is a third electrode layer. And a fourth electrode layer, and after forming a linear second groove cut so that the bottom is positioned inside the piezoelectric plate, the piezoelectric plate is divided into the first and second grooves. The piezoelectric member is divided into a plurality of piezoelectric members extending in a direction orthogonal to the groove, and the first or second electrode layer and the third or fourth electrode layer of the piezoelectric plate opposed thereto are separated. Method of forming a piezoelectric member for an ink jet recording head is characterized in that the piezoelectric plate of Mareta portion is polarized to form the active region.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9080300A JPH10272775A (en) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | Piezoelectric member for ink jet recording head and formation thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9080300A JPH10272775A (en) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | Piezoelectric member for ink jet recording head and formation thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10272775A true JPH10272775A (en) | 1998-10-13 |
Family
ID=13714431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9080300A Pending JPH10272775A (en) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | Piezoelectric member for ink jet recording head and formation thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10272775A (en) |
-
1997
- 1997-03-31 JP JP9080300A patent/JPH10272775A/en active Pending
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