JP2000225702A - Fabrication of piezoelectric element and ink jet head - Google Patents
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は圧電素子の製造方法及び
インクジェットヘッドに関する。The present invention relates to a method for manufacturing a piezoelectric element and an ink jet head.
【0002】[0002]
【従来の技術】プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の
画像形成装置として用いるインクジェット記録装置にお
いて、インク滴を吐出する複数のノズルと、各ノズルが
連通するインク液室と、各インク液室内のインクを加圧
してノズルからインク滴を吐出させるためのエネルギー
を発生する圧電素子等の電気機械変換素子とを備えたピ
エゾアクチュエータ方式のインクジェットヘッドを搭載
し、ヘッドの圧電素子を印字データに応じて駆動するこ
とで所要のノズルからインク滴を吐出させて用紙に画像
を記録するインクジェット記録装置がある。2. Description of the Related Art In an ink jet recording apparatus used as an image forming apparatus such as a printer, a facsimile, a copying apparatus, etc., a plurality of nozzles for discharging ink droplets, an ink liquid chamber communicating with each nozzle, and ink in each ink liquid chamber are formed. A piezo actuator type inkjet head equipped with an electromechanical conversion element such as a piezoelectric element that generates energy for discharging ink droplets from a nozzle by applying pressure is mounted, and the piezoelectric element of the head is driven according to print data. There is an ink jet recording apparatus that discharges ink droplets from required nozzles to record an image on paper.
【0003】そして、このピエゾアクチュエータ方式の
インクジェットヘッドとして、圧電素子を用いるものが
ある。一般的な圧電素子は、図8及び図9に示すよう
に、圧電材料101とプラス側内部電極102及びグラ
ンド側内部電極103とを交互に積層し、プラス側内部
電極102は一方の端面に引出して端面電極(外部電
極)104に接続し、グランド(GND)側内部電極1
03は他方の端面に引出して端面電極(外部電極)10
5に接続する(例えば、特開平8−332725号公報
等)。There is a piezo actuator type ink jet head using a piezoelectric element. As shown in FIGS. 8 and 9, a general piezoelectric element has a piezoelectric material 101, a plus-side internal electrode 102, and a ground-side internal electrode 103 that are alternately laminated, and the plus-side internal electrode 102 is drawn out to one end face. Connected to the end face electrode (external electrode) 104 and the ground (GND) side internal electrode 1
Reference numeral 03 denotes an end face electrode (external electrode) 10 which is drawn out to the other end face.
5 (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 8-332725).
【0004】ただし、この圧電素子のように圧電素子の
端面電極を形成していない端面にプラス側内部電極及び
GND側内部電極が共に積層方向で重なり合った状態で
露出していると、圧電素子を分極処理する際に端面をピ
ンセットで掴んだり、ぶつけるなどしてショートを起こ
すことがある。そこで、図10及び図11に示すように
内部電極102,103を端面電極104,105を形
成しない端面から後退させて露出しないようにすること
も考えられる。However, if the plus side internal electrode and the GND side internal electrode are exposed in an overlapping manner in the laminating direction on the end face of the piezoelectric element where the end face electrode is not formed, as in this piezoelectric element, the piezoelectric element is During the polarization process, a short circuit may be caused by gripping or hitting the end face with tweezers. Therefore, as shown in FIGS. 10 and 11, it is conceivable that the internal electrodes 102 and 103 are retracted from the end faces where the end face electrodes 104 and 105 are not formed so as not to be exposed.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上述したような圧電素
子は、グリーンシートに内部電極(ペースト状の金属)
をスクリーン印刷により塗布し、それを交互に重ね合わ
せて焼成することによって製造し、これをインクジェッ
トヘッドのアクチュエータとして用いる場合には、これ
をダイシングソーなどで100μm前後にカットする。The above-described piezoelectric element has an internal electrode (paste-like metal) on a green sheet.
Is applied by screen printing, and it is alternately laminated and fired. When this is used as an actuator of an ink jet head, it is cut to about 100 μm with a dicing saw or the like.
【0006】ところが、複数の圧電素子を列設したイン
クジェットヘッドにおいて、同一工程で作成したにもか
かわらず、圧電素子にチャンネル間で変位量(d31モ
ード)又は発生力(d33)のばらつきが発生し、イン
クの飛翔特性がばらつくことを見出した。However, in an ink jet head in which a plurality of piezoelectric elements are arranged in a row, the displacement (d31 mode) or the generated force (d33) varies between channels in the piezoelectric elements, even though they are manufactured in the same process. Found that the flying characteristics of the ink varied.
【0007】その原因を究明したところ、内部電極の中
央部が膨らんで、中央部の面積が端部よりも大きくなっ
ているため、スリット加工後中央に位置する圧電素子
と、端に位置する圧電素子とでは内部面積にばらつきが
あり、このような内部電極の面積のバラツキは、グリー
ンシートに内部電極を塗布する際に最終形状である図8
或いは図10に示すように外部電極と接続しない辺をス
トレート形状にして印刷しているが、グリーンシートを
重ね合わせて圧接したときに、図12に示すように内部
電極の中央部が膨らんで凸形状になってしまうことに起
因していることが確認された。[0007] When the cause was investigated, the central portion of the internal electrode swelled and the area of the central portion was larger than the end portion. There is a variation in the internal area between the element and the element, and such a variation in the area of the internal electrode is the final shape when the internal electrode is applied to the green sheet as shown in FIG.
Alternatively, the side not connected to the external electrode is printed in a straight shape as shown in FIG. 10, but when the green sheets are overlapped and pressed against each other, the central part of the internal electrode swells and protrudes as shown in FIG. It was confirmed that this was due to the shape.
【0008】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、内部電極の面積のばらつきを低減する圧電素子
の製造方法を提供し、安定したインク滴吐出品質が得ら
れるインクジェットヘッドを提供することを目的とす
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and provides a method of manufacturing a piezoelectric element for reducing variations in the area of internal electrodes, and provides an ink jet head capable of obtaining stable ink droplet ejection quality. The purpose is to:
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項1の圧電素子の製造方法は、圧電材料と内部
電極を交互に積層した圧電素子の製造方法において、前
記圧電素子の内部電極をスクリーン印刷によりグリーン
シートに印刷するときに、前記内部電極の中央部の幅を
端部の幅より小さくして印刷する構成とした。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a piezoelectric element comprising a piezoelectric material and internal electrodes alternately laminated, wherein the piezoelectric element has When printing the electrode on the green sheet by screen printing, the width of the central portion of the internal electrode is smaller than the width of the end portion, and printing is performed.
【0010】請求項2の圧電素子の製造方法は、上記請
求項1の圧電素子の製造方法において、前記内部電極の
外部電極と接続しない端側の形状を曲線にして印刷する
構成とした。According to a second aspect of the invention, there is provided a method of manufacturing a piezoelectric element according to the first aspect, wherein the shape of the end of the internal electrode which is not connected to the external electrode is printed in a curved line.
【0011】請求項3の圧電素子の製造方法は、上記請
求項1又は2の圧電素子の製造方法において、前記内部
電極の中央部と端部との幅の差が2〜6%である構成と
した。According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a piezoelectric element according to the first or second aspect, wherein a difference in width between a center portion and an end portion of the internal electrode is 2 to 6%. And
【0012】請求項4のインクジェットヘッドによれ
ば、圧電素子を用いてインク滴を吐出させるインクジェ
ットヘッドにおいて、前記圧電素子は上記請求項1乃至
3のいずれかの製造方法で製造された圧電素子である構
成とした。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an ink jet head for ejecting ink droplets using a piezoelectric element, wherein the piezoelectric element is a piezoelectric element manufactured by the manufacturing method according to any one of the first to third aspects. There was a certain configuration.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て添付図面を参照して説明する。図1は本発明を適用し
たインクジェットヘッドの一例を示す分解斜視図、図2
は同ヘッドの列間方向の要部拡大断面図、図3は同ヘッ
ドのチャンネル間方向の要部拡大断面図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an exploded perspective view showing an example of an inkjet head to which the present invention is applied, and FIG.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the head in the inter-row direction, and FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the head in the inter-channel direction.
【0014】このインクジェットヘッドは、駆動ユニッ
ト1と、液室ユニット2と、ヘッドカバー3とを備えて
いる。駆動ユニット1は、チタン酸バリウム系セラミッ
クからなる基板11上に、複数の圧電素子12を列状に
2列配置して接合し、これら2列の各圧電素子12の周
囲を取り囲む樹脂、セラミック等からなるフレーム部材
13を接着剤によって接合している。複数の圧電素子1
2は、インクを液滴化して飛翔させるための駆動パルス
が与えられる圧電素子(これを「駆動部」という。)1
7,17…と、駆動部17,17間に位置し、駆動パル
スが与えられずに単に液室ユニット2を基板11に固定
する液室支柱部材となる圧電素子(これを「非駆動部」
という。)18,18…とを交互に構成する。This ink jet head includes a drive unit 1, a liquid chamber unit 2, and a head cover 3. The drive unit 1 includes a plurality of piezoelectric elements 12 arranged in two rows and joined to a substrate 11 made of a barium titanate-based ceramic, and a resin, a ceramic, or the like surrounding the periphery of each of the two rows of piezoelectric elements 12. The frame member 13 is joined by an adhesive. Multiple piezoelectric elements 1
Reference numeral 2 denotes a piezoelectric element to which a driving pulse for causing the ink to be formed into droplets and fly is provided (this is referred to as a “driving unit”).
And a piezoelectric element which is located between the driving units 17 and 17 and serves as a liquid chamber support member for simply fixing the liquid chamber unit 2 to the substrate 11 without applying a driving pulse (this is called a “non-driving unit”).
That. ) Are alternately configured.
【0015】ここで、圧電素子12としては10層以上
の積層型圧電素子を用いている。この積層型圧電素子
は、図2に示すように、厚さ10〜50μm/1層のチ
タン酸ジルコン酸鉛(PZT)20と、厚さ数μm/1
層の銀・パラジューム(AgPd)からなる内部電極21
とを交互に積層したものである。Here, as the piezoelectric element 12, a laminated piezoelectric element having ten or more layers is used. As shown in FIG. 2, this laminated piezoelectric element is composed of lead zirconate titanate (PZT) 20 having a thickness of 10 to 50 μm / 1 and a thickness of several μm / 1.
Internal electrode 21 made of silver / palladium (AgPd)
Are alternately laminated.
【0016】各圧電素子12の内部電極21は1層おき
にAgPdからなる左右の端面電極22,23(2つの圧
電素子列の対向する面側を端面電極22とし、対向しな
い面側を端面電極23とする。)に接続している。一
方、基板11上には、図1に示すようにNi・Au蒸着、
Auメッキ、AgPtペースト印刷、AgPdペースト印刷
等によって共通電極24及び個別電極25の各パターン
を設けている。The internal electrodes 21 of each piezoelectric element 12 are left and right end face electrodes 22 and 23 made of AgPd every other layer (the opposing face sides of the two piezoelectric element rows are end face electrodes 22, and the non-opposing face sides are end face electrodes). 23). On the other hand, as shown in FIG.
Each pattern of the common electrode 24 and the individual electrode 25 is provided by Au plating, AgPt paste printing, AgPd paste printing, or the like.
【0017】そして、各列の各圧電素子12の対向する
端面電極22を導電性接着剤26を介して共通電極24
に接続し、他方、各列の各圧電素子12の対向しない端
面電極23を同じく導電性接着剤26を介してそれぞれ
個別電極25に接続している。これにより、駆動部17
に駆動電圧を与えることによって、積層方向に電界が発
生して、駆動部17には積層方向の伸びの変位(d33
方向の変位)が生起される。なお、共通電極24は、図
2にも示すように、フレーム部材13に設けた穴13a
内に導電性接着剤26を充填することで各圧電素子に接
続されたパターンの導通を取っている。The opposite end electrodes 22 of the piezoelectric elements 12 in each row are connected to the common electrode 24 via a conductive adhesive 26.
On the other hand, the non-opposing end surface electrodes 23 of the piezoelectric elements 12 in each row are connected to the individual electrodes 25 via the conductive adhesive 26 in the same manner. Thereby, the driving unit 17
When a drive voltage is applied to the drive unit 17, an electric field is generated in the stacking direction, and the driving unit 17 is displaced in the stacking direction (d 33).
Direction displacement) occurs. As shown in FIG. 2, the common electrode 24 has a hole 13a formed in the frame member 13.
By filling the inside with the conductive adhesive 26, the pattern connected to each piezoelectric element is conducted.
【0018】一方、液室ユニット2は、金属材料、樹脂
等からなる振動板31と、ドライフィルムレジスト(D
FR)からなる感光性樹脂層で形成した2層構造の液室
隔壁部材32と、金属材料からなるノズルプレート33
とを順次を積層し、熱融着して形成している。これらの
各部材によって、1つの圧電素子12(駆動部17)
と、この1つの圧電素子12に対応するダイアフラム部
34と、各ダイアフラム部34を介して加圧される加圧
液室35と、この加圧液室35の両側に位置して加圧液
室35に供給するインクを導入する共通液室36,36
と、加圧液室35と共通液室36,36とを連通するイ
ンク供給路37,37と、加圧液室35に連通するノズ
ル38とによって1つのチャンネルを形成し、このチャ
ンネルを複数個2列設けている。On the other hand, the liquid chamber unit 2 includes a diaphragm 31 made of a metal material, a resin, or the like, and a dry film resist (D).
FR), a liquid chamber partition member 32 of a two-layer structure formed of a photosensitive resin layer of FR, and a nozzle plate 33 of a metal material.
Are sequentially laminated and heat-sealed. By each of these members, one piezoelectric element 12 (driving unit 17)
And a diaphragm portion 34 corresponding to the one piezoelectric element 12, a pressurized liquid chamber 35 pressurized through each diaphragm portion 34, and a pressurized liquid chamber located on both sides of the pressurized liquid chamber 35. Common liquid chambers 36, 36 for introducing ink to be supplied to 35
One channel is formed by the ink supply passages 37 and 37 communicating the pressurized liquid chamber 35 and the common liquid chambers 36 and 36, and a nozzle 38 communicating with the pressurized liquid chamber 35. Two rows are provided.
【0019】振動板31は、金属材料、例えば電鋳工法
によるNiメッキ膜で形成したもので、駆動部17に対
応する前記ダイアフラム部34と、非駆動部18に接合
する梁41及びフレーム部材13に接合するベース42
とを形成している。ダイアフラム部34は、駆動部17
に接合する島状凸部43と、この凸部43の周囲に形成
した厚み3〜10μm程度の最薄膜部分(ダイアフラム
領域)44とからなる。The diaphragm 31 is formed of a metal material, for example, a Ni plating film by an electroforming method. The diaphragm 34 corresponding to the drive unit 17, the beam 41 and the frame member 13 joined to the non-drive unit 18 are provided. Base 42 to be joined to
And form. The diaphragm section 34 includes the driving section 17
And an outermost thin film portion (diaphragm region) 44 having a thickness of about 3 to 10 μm formed around the convex portion 43.
【0020】液室隔壁部材32は、振動板31側に予め
ドライフィルムレジストをラミネートして所要のマスク
を用いて露光し、現像して所定の液室パターンを形成し
た第1感光性樹脂層45と、ノズルプレート33側に予
めドライフィルムレジストをラミネートして所要のマス
クを用いて露光し、現像して所定の液室パターンを形成
した第2感光性樹脂層46とを熱圧着で接合してなる。The liquid chamber partition member 32 is formed by laminating a dry film resist on the diaphragm 31 side in advance, exposing it with a required mask, and developing it to form a first photosensitive resin layer 45 having a predetermined liquid chamber pattern. And a second photosensitive resin layer 46 having a predetermined liquid chamber pattern formed by laminating a dry film resist in advance on the nozzle plate 33 side, exposing using a required mask, and developing the predetermined liquid chamber pattern. Become.
【0021】ノズルプレート33は金属材料、例えば電
鋳工法によるNiメッキ膜等で形成したもので、インク
滴を飛翔させるための微細な吐出口であるノズル38を
多数を形成している。このノズル38の内部形状(内側
形状)は、ホーン形状(略円柱形状又は略円錘台形状で
もよい。)に形成している。また、このノズル38の径
はインク滴出口側の直径で約25〜35μmである。The nozzle plate 33 is formed of a metal material, for example, a Ni plating film by an electroforming method, and has a large number of nozzles 38 which are fine discharge ports for flying ink droplets. The inner shape (inner shape) of the nozzle 38 is formed in a horn shape (may be a substantially columnar shape or a substantially truncated cone shape). The diameter of the nozzle 38 is about 25 to 35 μm on the ink droplet outlet side.
【0022】このノズルプレート33のインク吐出面
(ノズル表面側)は、図1に示すように撥水性の表面処
理を施した撥水処理層47としている。例えば、PTF
E−Ni共析メッキやフッ素樹脂の電着塗装、蒸発性の
あるフッ素樹脂(例えばフッ化ピッチなど)を蒸着コー
トしたもの、シリコン系樹脂・フッ素系樹脂の溶剤塗布
後の焼き付け等、インク物性に応じて選定した撥水処理
膜を設けて、インクの滴形状、飛翔特性を安定化し、高
品位の画像品質を得られるようにしている。The ink ejection surface (nozzle surface side) of the nozzle plate 33 is a water-repellent layer 47 which has been subjected to a water-repellent surface treatment as shown in FIG. For example, PTF
Ink physical properties such as E-Ni eutectoid plating, electrodeposition coating of fluororesin, vapor-deposited evaporative fluororesin (for example, pitch fluoride), baking after solvent application of silicon resin or fluorine resin The water-repellent treatment film selected according to the above is provided to stabilize the ink droplet shape and the flying characteristics so that high-quality image quality can be obtained.
【0023】なお、駆動ユニット1の基板11と圧電素
子12及びフレーム部材13とは接着剤49で接合して
組付け、また、液室ユニット2も駆動ユニット1とは別
個に加工、組立を行なった後、液室ユニット2の振動板
31と駆動ユニット1の圧電素子12及びフレーム部材
13とを接着剤50で接合してインクジェットヘッドと
している。The substrate 11 of the drive unit 1 and the piezoelectric element 12 and the frame member 13 are assembled by bonding with an adhesive 49, and the liquid chamber unit 2 is processed and assembled separately from the drive unit 1. After that, the vibration plate 31 of the liquid chamber unit 2 and the piezoelectric element 12 and the frame member 13 of the drive unit 1 are joined with an adhesive 50 to form an ink jet head.
【0024】そして、基板11をヘッド支持部材である
スペーサ部材(ヘッドホルダ)51上に支持して保持
し、このスペーサ部材51内に配設したヘッド駆動用I
C等を有するPCB52と駆動ユニット1の各圧電素子
12(駆動部17)に接続した各電極24,25とをF
PCケーブル53,53を介して接続している。The substrate 11 is supported and held on a spacer member (head holder) 51 serving as a head support member.
C and the electrodes 24 and 25 connected to the piezoelectric elements 12 (drive unit 17) of the drive unit 1
They are connected via PC cables 53,53.
【0025】また、ノズルカバー3は、ノズルプレート
33の周縁部及びヘッド側面を覆う箱状に形成した金属
材料からなり、ノズルプレート33の撥水処理層47に
対応して開口部を形成し、ノズルプレート33の周縁部
に接着剤にて接合している。さらに、このインクジェッ
トヘッドには、図示しないインクカートリッジからのイ
ンクを液室に供給するため、スペーサ部材51、基板1
1、フレーム部材13及び振動板31にそれぞれインク
供給穴54〜57を設けている。The nozzle cover 3 is made of a box-shaped metal material that covers the periphery of the nozzle plate 33 and the side surface of the head, and has an opening corresponding to the water-repellent treatment layer 47 of the nozzle plate 33. The periphery of the nozzle plate 33 is joined with an adhesive. Further, in order to supply ink from an ink cartridge (not shown) to the liquid chamber, a spacer member 51 and a substrate 1
1. The ink supply holes 54 to 57 are provided in the frame member 13 and the vibration plate 31, respectively.
【0026】このように構成したインクジェットヘッド
においては、記録信号に応じて駆動部17に駆動波形
(10〜50Vのパルス電圧)を印加することによっ
て、駆動部17に積層方向の変位が生起し、振動板31
のダイアフラム部34を介して加圧液室35が加圧され
て圧力が上昇し、ノズル38からインク滴が吐出され
る。このとき、加圧液室35から共通液室36へ通じる
インク供給路37,37方向へもインクの流れが発生す
るが、インク供給路37,37の断面積を狭小にするこ
とで流体抵抗部として機能させて共通液室36,36側
へのインクの流れを低減し、インク吐出効率の低下を防
いでいる。In the ink jet head thus configured, by applying a drive waveform (pulse voltage of 10 to 50 V) to the drive unit 17 according to the recording signal, a displacement in the stacking direction occurs in the drive unit 17, Diaphragm 31
The pressurized liquid chamber 35 is pressurized through the diaphragm section 34 of the above, and the pressure rises, and ink droplets are ejected from the nozzle 38. At this time, ink flows also in the direction of the ink supply passages 37, 37 leading from the pressurized liquid chamber 35 to the common liquid chamber 36. However, by reducing the cross-sectional area of the ink supply passages 37, 37, the fluid resistance portion is reduced. Function to reduce the flow of ink toward the common liquid chambers 36, 36, thereby preventing a drop in ink ejection efficiency.
【0027】その後、インク滴吐出の終了に伴い、加圧
液室35内のインク圧力が低減し、インクの流れの慣性
と駆動パルスの放電過程によって加圧液室34内に負圧
が発生してインク充填行程へ移行する。このとき、イン
クタンクから供給されたインクは共通液室36,36に
流入し、共通液室36,36からインク供給路37,3
7を経て加圧液室35内に充填される。そして、ノズル
38の出口付近のインクメニスカス面の振動が減衰し、
表面張力によってノズル38の出口付近に戻されて(リ
フィル)安定状態に至れば、次のインク滴吐出動作に移
行する。Thereafter, as the ink droplet ejection ends, the ink pressure in the pressurized liquid chamber 35 decreases, and a negative pressure is generated in the pressurized liquid chamber 34 due to the inertia of the ink flow and the discharge process of the drive pulse. To the ink filling process. At this time, the ink supplied from the ink tank flows into the common liquid chambers 36, 36, and from the common liquid chambers 36, 36 to the ink supply paths 37, 3.
After that, it is filled into the pressurized liquid chamber 35. Then, the vibration of the ink meniscus surface near the outlet of the nozzle 38 is attenuated,
When the ink is returned to the vicinity of the outlet of the nozzle 38 due to surface tension (refill) and reaches a stable state, the operation shifts to the next ink droplet ejection operation.
【0028】次に、このインクジェットヘッドにおける
圧電素子12の製造方法に関して図4以降をも参照して
説明する。上述したように、インクジェットヘッドに用
いている複数の圧電素子12はスリット加工によって複
数個に分割したものであり、スリット加工前は、図4に
示すように、厚さ10〜50μm/1層のチタン酸ジル
コン酸鉛(PZT)等の圧電材料61と厚さ数μm/1
層の銀・パラジューム(AgPd)等の内部電極となる電
極材料(これも「内部電極」と表記する。)62,63
とを交互に積層したシート状ないしはプレート状の積層
型圧電素子60として構成されており、この積層型圧電
素子60にはスリット加工後に端面電極22,23とな
る端面電極64,65を形成している。Next, a method of manufacturing the piezoelectric element 12 in the ink jet head will be described with reference to FIGS. As described above, the plurality of piezoelectric elements 12 used in the inkjet head are divided into a plurality of pieces by slit processing. Before the slit processing, as shown in FIG. Piezoelectric material 61 such as lead zirconate titanate (PZT) and a thickness of several μm / 1
An electrode material serving as an internal electrode such as silver / palladium (AgPd) of the layer (also referred to as “internal electrode”) 62, 63
Are alternately laminated to form a sheet-shaped or plate-shaped laminated piezoelectric element 60. On the laminated piezoelectric element 60, end surface electrodes 64 and 65 which become the end surface electrodes 22 and 23 after slitting are formed. I have.
【0029】この積層型圧電素子60に本発明を適用し
た第1実施形態について図5を参照して説明する。この
実施形態においては、グリーンシート(圧電材料)61
にペースト状の金属材料からなる内部電極62,63を
スクリーン印刷するとき、内部電極62,63の外部電
極と接続しない辺62a,63aの中央部付近を凹ませ
ることで、中央部の幅L2を端部の幅L1より小さくし
て印刷している。この印刷状態での内部電極62,63
の外部電極と接続しない辺62a,63aは中央部と端
部とを直線で結んだ形状としている。A first embodiment in which the present invention is applied to the laminated piezoelectric element 60 will be described with reference to FIG. In this embodiment, a green sheet (piezoelectric material) 61 is used.
When the internal electrodes 62 and 63 made of a paste-like metal material are screen-printed, the width L2 of the central portion is reduced by recessing the central portions of the sides 62a and 63a that are not connected to the external electrodes of the internal electrodes 62 and 63. Printing is performed with the width smaller than the width L1 of the end portion. The internal electrodes 62 and 63 in this printing state
The sides 62a and 63a which are not connected to the external electrodes have a shape in which the center and the end are connected by a straight line.
【0030】このように、内部電極62,63の中央部
L2の幅を端部の幅L1よりも小さく印刷して積層圧接
し、焼成した場合には、同図で仮想線で示すように内部
電極62,63の形状は外部電極と接続しない辺62
a,63aが略直線状になる形状になる。すなわち、積
層圧接した状態で内部電極62,63は略長方形状にな
る。As described above, when the width of the central portion L2 of the internal electrodes 62 and 63 is smaller than the width L1 of the end portion and the layers are pressed and laminated, and fired, the internal electrodes are drawn as indicated by phantom lines in FIG. The shape of the electrodes 62 and 63 is the side 62 not connected to the external electrode.
a, 63a have a substantially linear shape. That is, the internal electrodes 62 and 63 have a substantially rectangular shape in the state of being stacked and pressed.
【0031】これによって、この積層型圧電素子60を
スリット加工で分割した場合、各圧電素子12の内部電
極21の面積のバラツキが少なくなり、インク滴吐出特
性のチャンネル間でのバラツキが低減して、高い画像品
質を得ることができる。Thus, when the laminated piezoelectric element 60 is divided by slitting, the variation in the area of the internal electrode 21 of each piezoelectric element 12 is reduced, and the variation in the ink droplet ejection characteristics between channels is reduced. , High image quality can be obtained.
【0032】次に、図6を参照して本発明に係る製造方
法の第2実施形態について説明する。本実施形態では、
内部電極62,63の外部電極と接続しない辺62a,
63aを曲線形状としている。このような曲線形状にす
ることで、上記第1実施形態の折れ線形状と比較した場
合、積層圧接状態でより直線に近くなる。Next, a second embodiment of the manufacturing method according to the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment,
Sides 62a of the internal electrodes 62, 63 which are not connected to the external electrodes,
63a has a curved shape. By making such a curved shape, when compared with the polygonal line shape of the first embodiment, the shape becomes closer to a straight line in the state of lamination pressure welding.
【0033】次に、図7を参照して本発明に係る製造方
法の第3実施形態について説明する。本実施形態では、
内部電極62,63の外部電極と接続しない辺62a、
63aを点A,B,Cを通る円の一部(円弧)をなす形
状としている。そして、中央部の点Bの位置を端部の点
A,Cより2〜6%程度短い位置にする、すなわち、
(L1−L2)/L1×100=2〜6(%)になるよ
うにすることで、積層圧接状態でさらに直線に近い形状
になる。Next, a third embodiment of the manufacturing method according to the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment,
A side 62a of the internal electrodes 62 and 63 that is not connected to the external electrode;
63a has a shape that forms a part (arc) of a circle passing through points A, B, and C. Then, the position of the center point B is set to a position that is shorter than the end points A and C by about 2 to 6%, that is,
By setting (L1−L2) / L1 × 100 = 2 to 6 (%), the shape becomes closer to a straight line in the state of lamination pressing.
【0034】なお、上記実施形態においては、本発明を
主として10層程度の圧電材料の層と内部電極からなる
積層型圧電素子に適用した例で説明したが、圧電材料層
が2層以上で内部電極が1層以上のすべての圧電素子に
適用することができる。また、上記実施形態においては
インクジェットヘッドに適用する圧電素子で説明した
が、それ以外のアクチュエータ素子として用いる圧電素
子にも同様に適用することができる。In the above-described embodiment, the present invention has been mainly described as an example in which the present invention is applied to a laminated piezoelectric element composed of about 10 piezoelectric material layers and internal electrodes. The electrode can be applied to all piezoelectric elements having one or more layers. In the above embodiment, the description has been given of the piezoelectric element applied to the ink jet head. However, the present invention can be similarly applied to piezoelectric elements used as other actuator elements.
【0035】[0035]
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の圧電素
子の製造方法によれば、圧電素子の内部電極をスクリー
ン印刷によりグリーンシートに印刷するときに、内部電
極の中央部の幅を端部の幅より小さくして印刷する構成
としたので、内部電極の面積のバラツキを低減すること
ができる。As described above, according to the method of manufacturing a piezoelectric element according to the first aspect, when the internal electrodes of the piezoelectric element are printed on the green sheet by screen printing, the width of the central portion of the internal electrodes is reduced. Since the printing is made smaller than the width of the portion, the variation in the area of the internal electrodes can be reduced.
【0036】請求項2の圧電素子の製造方法によれば、
上記請求項1の圧電素子の製造方法において、内部電極
の外部電極と接続しない端側の形状を曲線にして印刷す
る構成としたので、内部電極の面積のバラツキをより低
減することができる。According to the method for manufacturing a piezoelectric element of the second aspect,
In the method of manufacturing a piezoelectric element according to the first aspect, the configuration is such that the shape of the end of the internal electrode that is not connected to the external electrode is printed in a curved line, so that the variation in the area of the internal electrode can be further reduced.
【0037】請求項3の圧電素子の製造方法によれば、
上記請求項1又は2の圧電素子の製造方法において、内
部電極の中央部と端部との幅の差が2〜6%である構成
としたので、内部電極の面積のバラツキをより低減する
ことができる。According to the method of manufacturing a piezoelectric element of claim 3,
In the method for manufacturing a piezoelectric element according to claim 1 or 2, the difference in width between the central portion and the end portion of the internal electrode is 2 to 6%, so that the variation in the area of the internal electrode can be further reduced. Can be.
【0038】請求項4のインクジェットヘッドによれ
ば、圧電素子を用いてインク滴を吐出させるインクジェ
ットヘッドにおいて、圧電素子は上記請求項1乃至3の
いずれかの製造方法で製造された圧電素子である構成と
したので、各チャンネル間のインク滴吐出特性のばらつ
きが低減して、画像品質を向上することができる。According to the ink jet head of the fourth aspect, in the ink jet head for ejecting ink droplets using the piezoelectric element, the piezoelectric element is the piezoelectric element manufactured by the manufacturing method of any one of the first to third aspects. With the configuration, the variation in the ink droplet ejection characteristics between the channels is reduced, and the image quality can be improved.
【図1】本発明を適用したインクジェットヘッドの一例
を示す分解斜視図FIG. 1 is an exploded perspective view showing an example of an inkjet head to which the present invention is applied.
【図2】同ヘッドの列間方向の要部拡大断面図FIG. 2 is an enlarged sectional view of a main part of the head in a direction between rows.
【図3】同ヘッドのチャンネル間方向の要部拡大断面図FIG. 3 is an enlarged sectional view of a main part of the head in a direction between channels.
【図4】積層型圧電素子一例を示す斜視図FIG. 4 is a perspective view showing an example of a laminated piezoelectric element.
【図5】本発明の第1実施形態を説明する積層型圧電素
子の内部電極の塗布パターンの説明図FIG. 5 is an explanatory view of a coating pattern of an internal electrode of the laminated piezoelectric element for explaining the first embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第2実施形態を説明する積層型圧電素
子の内部電極の塗布パターンの説明図FIG. 6 is an explanatory view of a coating pattern of an internal electrode of a laminated piezoelectric element for explaining a second embodiment of the present invention.
【図7】本発明の第3実施形態を説明する積層型圧電素
子の内部電極の塗布パターンの説明図FIG. 7 is an explanatory view of a coating pattern of an internal electrode of a laminated piezoelectric element for explaining a third embodiment of the present invention.
【図8】一般的な積層型圧電素子の内部電極パターン及
びその塗布パターンの説明図FIG. 8 is an explanatory view of an internal electrode pattern and a coating pattern of a general laminated piezoelectric element.
【図9】同積層型圧電素子の相対する端面の説明図FIG. 9 is an explanatory view of opposed end faces of the laminated piezoelectric element.
【図10】積層型圧電素子の内部電極パターン及びその
塗布パターンの他の例の説明図FIG. 10 is an explanatory diagram of another example of the internal electrode pattern of the multilayer piezoelectric element and its application pattern.
【図11】同積層型圧電素子の相対する端面の説明図FIG. 11 is an explanatory view of opposed end faces of the laminated piezoelectric element.
【図12】図8の塗布パターンで塗布したときの実際の
内部電極パターンの説明図FIG. 12 is an explanatory diagram of an actual internal electrode pattern when applied with the application pattern of FIG. 8;
1…駆動ユニット、2…液室ユニット、11…基板、1
2…圧電素子、20…圧電材料、21…内部電極、2
2,23,64,65…端面電極、60…積層型圧電素
子、61…圧電材料(グリーンシート)、62,63…
内部電極(電極材料)。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Drive unit, 2 ... Liquid chamber unit, 11 ... Substrate, 1
2 Piezoelectric element, 20 Piezoelectric material, 21 Internal electrode, 2
2, 23, 64, 65 ... end face electrode, 60 ... laminated piezoelectric element, 61 ... piezoelectric material (green sheet), 62, 63 ...
Internal electrode (electrode material).
Claims (4)
電素子の製造方法において、前記圧電素子の内部電極を
スクリーン印刷によりグリーンシートに印刷するとき
に、前記内部電極の中央部の幅を端部の幅より小さくし
て印刷することを特徴とする圧電素子の製造方法。In a method of manufacturing a piezoelectric element in which a piezoelectric material and internal electrodes are alternately laminated, when the internal electrodes of the piezoelectric element are printed on a green sheet by screen printing, the width of the central portion of the internal electrode is set to an end. A method for manufacturing a piezoelectric element, wherein printing is performed with a width smaller than a width of a portion.
おいて、前記内部電極の外部電極と接続しない端側の形
状を曲線にして印刷することを特徴とする圧電素子の製
造方法。2. The method for manufacturing a piezoelectric element according to claim 1, wherein the shape of the end of the internal electrode that is not connected to an external electrode is printed in a curved line.
方法において、前記内部電極の中央部と端部との幅の差
が2〜6%であることを特徴とする圧電素子の製造方
法。3. The method for manufacturing a piezoelectric element according to claim 1, wherein a difference in width between a center part and an end part of the internal electrode is 2 to 6%. Method.
インクジェットヘッドにおいて、前記圧電素子は前記請
求項1乃至3のいずれかの製造方法で製造された圧電素
子であることを特徴とするインクジェットヘッド。4. An ink jet head for ejecting ink droplets using a piezoelectric element, wherein the piezoelectric element is a piezoelectric element manufactured by the method according to claim 1. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11030886A JP2000225702A (en) | 1999-02-09 | 1999-02-09 | Fabrication of piezoelectric element and ink jet head |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010110291A1 (en) * | 2009-03-25 | 2010-09-30 | 京セラ株式会社 | Layered piezoelectric element, injection device utilizing same, and fuel injection system |
-
1999
- 1999-02-09 JP JP11030886A patent/JP2000225702A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010110291A1 (en) * | 2009-03-25 | 2010-09-30 | 京セラ株式会社 | Layered piezoelectric element, injection device utilizing same, and fuel injection system |
JP5409772B2 (en) * | 2009-03-25 | 2014-02-05 | 京セラ株式会社 | Multilayer piezoelectric element, injection device using the same, and fuel injection system |
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