JP2000318168A - Manufacture of ink jet head - Google Patents

Manufacture of ink jet head

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JP2000318168A
JP2000318168A JP12741499A JP12741499A JP2000318168A JP 2000318168 A JP2000318168 A JP 2000318168A JP 12741499 A JP12741499 A JP 12741499A JP 12741499 A JP12741499 A JP 12741499A JP 2000318168 A JP2000318168 A JP 2000318168A
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JP
Japan
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substrate
piezoelectric element
ink jet
jet head
head
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Application number
JP12741499A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobuaki Kondo
信昭 近藤
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance machining accuracy and work efficiency in the working process of an ink jet head by bonding a piezoelectric element to one major surface of a large area substrate and then dividing the substrate into a plurality of head substrates. SOLUTION: The ink jet head comprises an actuator unit, i.e., a drive unit 1, a liquid chamber unit 2, and a head cover 3. The drive unit 1 comprises a plurality of multiplayer piezoelectric elements 12 arranged in two rows on a head substrate 11 wherein resin and a frame member 13 surrounding these piezoelectric elements 12 are bonded through an adhesive 14. When the head substrate 11 is manufactured, a ceramic substrate is employed as a large area substrate and one major surface of the substrate is divided into a plurality of sections by making a plurality of scribe lines (split lines) in grid. Each section is provided with a multiplayer piezoelectric element and, after an electrode is formed, the substrate is set on the table of dicing saw in order to split each section.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はインクジェットヘッドの
製造方法に関し、特にヘッド基板に圧電素子を接合した
インクジェットヘッドの製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing an ink jet head, and more particularly to a method of manufacturing an ink jet head having a piezoelectric element bonded to a head substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、プリンタ、ファクシミリ、複写
装置等に用いられるインクジェット記録装置(画像形成
装置を含む)におけるインクジェットヘッドとして、例
えば特開平8−108540号公報に記載されているよ
うに、ヘッド基板に積層型圧電素子を接合したアクチュ
エータユニットと、圧電素子の変位でインク滴を吐出す
る液室ユニットとを接合したものが知られている。
2. Description of the Related Art As an ink jet head for an ink jet recording apparatus (including an image forming apparatus) used in a printer, a facsimile, a copying machine, etc., for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-108540, An actuator unit in which a stacked piezoelectric element is joined to a liquid chamber unit that ejects ink droplets by displacement of the piezoelectric element is known.

【0003】このようなインクジェットヘッドの製造方
法としては、例えば特開平9−156114号公報に記
載されているように、ヘッド基板上に圧電素子を接合し
た後、圧電素子にダイシングソーブレードやワイヤーソ
ーを用いてスリット加工を施すことによって複数の圧電
素子に分割する方法が知られている。
As a method of manufacturing such an ink jet head, for example, as described in JP-A-9-156114, after a piezoelectric element is bonded on a head substrate, a dicing saw blade or a wire saw is attached to the piezoelectric element. There has been known a method of dividing the piezoelectric element into a plurality of piezoelectric elements by performing slit processing using the method.

【0004】この場合、同公報によれば、ダイシングソ
ーのテーブルに、小型の基板(セラミック基板)に圧電
素子を接合した被加工物を、予め精度良く加工された基
板ホルダを用いて位置精度良く配置してブレードでスリ
ット加工を施すようにしている。
In this case, according to the publication, a work in which a piezoelectric element is bonded to a small-sized substrate (ceramic substrate) is placed on a dicing saw table with good positional accuracy by using a substrate holder that has been processed with high precision in advance. It is arranged and slitted with a blade.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように被加工物を基板ホルダに複数列配置し、スリッ
ト加工を施した場合、被加工物のセット位置のバラツキ
によってサンプル(被加工物)間でスリット精度が充分
得られないことがある。極端な場合、ヘッド基板内で左
右数百μmのずれを発生してしまうおそれがある。ま
た、複数の被加工物を基板ホルダにセットする場合、被
加工物が小型基板のために取扱いにくく、被加工物を基
板ホルダ及びダイシングソーのテーブルにセットするた
めに作業効率が悪くなる。
However, as described above, when a plurality of rows of workpieces are arranged on the substrate holder and slit processing is performed, variations in the set positions of the workpieces may cause a gap between the samples (workpieces). May not provide sufficient slit accuracy. In an extreme case, there is a possibility that a shift of several hundred μm on the left and right may occur in the head substrate. Further, when a plurality of workpieces are set on the substrate holder, the workpieces are difficult to handle due to the small size of the substrate, and the work efficiency is deteriorated because the workpieces are set on the substrate holder and the table of the dicing saw.

【0006】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、インクジェットヘッドの作業工程における加工精
度及び作業効率を向上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 points, and has as its object to improve processing accuracy and work efficiency in a work process of an ink jet head.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法は、
大面積の基板の一主面に圧電素子を接合した後、基板を
複数のヘッド基板に分割する構成としたものである。
In order to solve the above-mentioned problems, a method of manufacturing an ink jet head according to the present invention comprises:
After bonding a piezoelectric element to one main surface of a large-area substrate, the substrate is divided into a plurality of head substrates.

【0008】ここで、基板に接合した圧電素子を複数の
圧電素子に分割するスリット加工を施すことができる。
また、基板には圧電素子を配置する複数の区画に区分す
る分割溝が格子状に形成されているものを用いるか、同
分割溝を形成することが好ましい。この分割溝は基板に
接合した圧電素子を複数の圧電素子に分割するスリット
加工の溝深さよりも深くすることが好ましい。
Here, slit processing for dividing the piezoelectric element bonded to the substrate into a plurality of piezoelectric elements can be performed.
Further, it is preferable to use a substrate in which division grooves for dividing into a plurality of sections in which the piezoelectric elements are arranged are formed in a lattice shape or to form the same division grooves. It is preferable that the dividing groove be deeper than the groove depth of the slit processing for dividing the piezoelectric element bonded to the substrate into a plurality of piezoelectric elements.

【0009】また、基板上に圧電素子と構成部品とを接
合する場合には、これらの上面を同時に平坦化加工する
ことが好ましく、平坦化加工終了後に基板を複数個のヘ
ッド基板に分割することが好ましい。
When a piezoelectric element and a component are joined on a substrate, it is preferable to planarize the upper surfaces of the substrates at the same time. After the planarization, the substrate is divided into a plurality of head substrates. Is preferred.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
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分解斜視図、図2は同ヘッドのチャ
ンネル方向(ノズル配列方向)と直交する方向の要部拡
大断面図、図3は同ヘッドのチャンネル方向の要部拡大
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 of an ink jet head to which the present invention is applied, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part in a direction orthogonal to a channel direction (nozzle arrangement direction) of the head, and FIG. It is an expanded sectional view.

【0011】このインクジェットヘッドは、アクチュエ
ータユニットである駆動ユニット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、セラミックス基板、例えばチタン酸バリウム、アル
ミナ、フォルステライトなどの絶縁性のヘッド基板11
上に、エネルギー発生素子である複数の積層型圧電素子
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
構成部品であるフレーム部材(支持体)13を接着剤1
4によって接合している。
The ink jet head includes a drive unit 1 as an actuator unit, a liquid chamber unit 2
And a head cover 3. Drive unit 1
Is a ceramic substrate, for example, an insulating head substrate 11 made of barium titanate, alumina, forsterite or the like.
A plurality of laminated piezoelectric elements 12 as energy generating elements are arranged and joined in two rows in a row, and a frame, which is a component made of resin, ceramic, or the like, surrounding the periphery of each of the two rows of piezoelectric elements 12. The member (support) 13 is bonded to the adhesive 1
4 joined together.

【0012】複数の圧電素子12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。)17,17…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
…とを交互に構成している。
A plurality of piezoelectric elements 12 are provided between piezoelectric elements 17 (to be referred to as “driving units”) to which driving pulses for causing ink to be formed into droplets and fly are provided, and driving units 17. A piezoelectric element (hereinafter, referred to as a “non-driving unit”) serving as a liquid chamber support member that is located and receives a driving pulse and simply fixes the liquid chamber unit 2 to the substrate 11.
... are alternately configured.

【0013】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、例えば図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μ
m/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が、圧電素子とし
て用いる材料は上記に限られるものでなく、その他の電
気機械変換素子を用いることもできる。
Here, as the piezoelectric element 12, a laminated piezoelectric element having ten or more layers is used. This laminated piezoelectric element has a thickness of 10 to 50 μm / 1, for example, as shown in FIG.
Layer of lead zirconate titanate (PZT) 20 and a thickness of several μ
An internal electrode 21 made of silver / paradium (AgPd) of m / 1 layer is alternately laminated, but the material used for the piezoelectric element is not limited to the above, and other electromechanical conversion elements may be used. Can also.

【0014】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 electrodes 22 and 23 made of AgPd every other layer (the opposing surfaces of the two piezoelectric element rows are end electrodes 22 and the non-opposing surfaces are end 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.

【0015】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 each row of the piezoelectric elements 12 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.

【0016】一方、液室ユニット2は、金属薄膜の積層
体からなる複層構造の振動板31と、ドライフィルムレ
ジスト(DFR)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、樹脂等からなるノズ
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 having a multilayer structure composed of a laminate of metal thin films and a liquid chamber partition member having a two-layer structure composed of a photosensitive resin layer composed of dry film resist (DFR). 32 and a nozzle plate 33 made of metal, resin, or the like, are sequentially laminated, and are formed by heat fusion. By each of these members, one piezoelectric element 12
(Driving unit 17), a diaphragm 34 corresponding to the one piezoelectric element 12, a pressurized liquid chamber 35 pressurized via each diaphragm 34, and both sides of the pressurized liquid chamber 35. Common liquid chambers 36, 36 for introducing ink to be supplied to the pressurized liquid chamber 35, and a pressurized liquid chamber 35 and common liquid chambers 36, 36.
Ink supply paths 37, 37 communicating with the pressure liquid chamber 35.
One channel is formed by the nozzle 38 communicating with the nozzle, and a plurality of channels are provided in two rows.

【0017】振動板31は、2層構造のニッケルめっき
膜からなり、駆動部17に対応する前記ダイアフラム部
34と、駆動部17と接合するためにこのダイアフラム
部34の中央部に一体的に形成した島状凸部40と、非
駆動部18に接合する梁となると共に各チャンネル(ノ
ズル)を独立させる隔壁部41及びフレーム部材13に
接合する周辺厚肉部42と、共通液室36に対応する圧
力を吸収する弾性体部(以下「ダンパー部」という。)
43を形成している。
The diaphragm 31 is made of a nickel plating film having a two-layer structure, and is formed integrally with the diaphragm portion 34 corresponding to the driving portion 17 and at the center of the diaphragm portion 34 for joining with the driving portion 17. Corresponding to the island-shaped convex portion 40, the partition wall portion 41 which becomes a beam to be connected to the non-driving portion 18 and makes each channel (nozzle) independent, the peripheral thick portion 42 to be connected to the frame member 13, and the common liquid chamber 36. Elastic part (hereinafter referred to as "damper part") that absorbs the pressure of
43 are formed.

【0018】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塗布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塗布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 applying a dry film resist on the diaphragm 31 in advance, exposing it using a required mask, and developing it to form a first liquid chamber pattern.
The photosensitive resin layer 45 and the second photosensitive resin layer 46 on which a dry film resist is applied in advance on the nozzle plate 33 side, exposed using a required mask, and developed to form a predetermined liquid chamber pattern are heated. It is joined by crimping.

【0019】ノズルプレート33にはインク滴を飛翔さ
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、
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 has a large number of nozzles 38, which are fine discharge ports for ejecting ink droplets. The internal shape (inner shape) of this nozzle 38 is
It is formed in a substantially cylindrical 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.

【0020】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面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 surface 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.

【0021】これらの駆動ユニット1と液室ユニット2
とはそれぞれ別個に加工、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49で接合している。
The drive unit 1 and the liquid chamber unit 2
After processing and assembling separately, 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 49.

【0022】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)50上に支持して保持
し、このスペーサ部材50内に配設したヘッド駆動用I
C等を有するPCB基板と駆動ユニット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51,51を介して接続している。
Then, the substrate 11 is supported and held on a spacer member (head holder) 50 as a head support member, and the head driving I disposed in the spacer member 50 is provided.
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 51,51.

【0023】また、ノズルカバー(ヘッドカバー)3
は、ノズルプレート33の周縁部及びヘッド側面を覆う
箱状に形成したものであり、ノズルプレート33の周縁
部に接着剤にて接着接合している。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50、
基板11、フレーム部材13及び振動板31にそれぞれ
インク供給穴52〜55を設けている。
A nozzle cover (head cover) 3
Is formed in a box shape that covers the periphery of the nozzle plate 33 and the side surface of the head, and is bonded to the periphery of the nozzle plate 33 with an adhesive. Further, in order to supply ink from an ink cartridge (not shown) to the liquid chamber, a spacer member 50,
The substrate 11, the frame member 13, and the vibration plate 31 are provided with ink supply holes 52 to 55, respectively.

【0024】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 configured as described above, by applying a driving waveform (pulse voltage of 10 to 50 V) to the driving unit 17 in accordance with the recording signal, a displacement in the stacking direction occurs in the driving 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.

【0025】そして、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。
Then, with the end of the ink droplet ejection, 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.

【0026】次に、本発明に係るアクチュエータユニッ
トの製作工程の実施形態について図4乃至図7をも参照
して説明する。なお、図4は平面図、図5は正面図、図
6は図4の要部斜視説明図、図7はスリット加工後の要
部斜視説明図である。
Next, an embodiment of a manufacturing process of the actuator unit according to the present invention will be described with reference to FIGS. 4 is a plan view, FIG. 5 is a front view, FIG. 6 is a perspective view of a main part of FIG. 4, and FIG. 7 is a perspective view of a main part after slit processing.

【0027】まず、大面積の基板61として平面性が良
いセラミック基板を用いている。なお、大面積とは複数
(二以上)のヘッド基板に分割することが可能な大きさ
の面積の意味である。この大面積基板61の一主面に
は、複数本のスクライブライン(分割溝)63を格子状
に形成して複数の区画62に区分している。ここでは、
区画62の数を4×4の16個としている。また、分割
溝63の深さは後述するスリット加工の溝深さよりも深
く形成している。
First, a ceramic substrate having good flatness is used as the large-area substrate 61. The large area means an area large enough to be divided into a plurality (two or more) of head substrates. A plurality of scribe lines (divided grooves) 63 are formed in a lattice shape on one main surface of the large-area substrate 61 and divided into a plurality of sections 62. here,
The number of the sections 62 is 4 × 4 = 16. Further, the depth of the division groove 63 is formed to be deeper than the groove depth of the slit processing described later.

【0028】そして、この大面積基板61の各区画62
に、プレート状圧電素子(ここでは積層型圧電素子)6
4を2個ずつ所定の位置に精度良く接合している。な
お、各区画62には、図6に示すように予め共通電極と
なる電極パターン65、個別電極となる電極パターン6
6を形成し、またインク供給穴53を形成している。
Then, each section 62 of the large area substrate 61
And a plate-shaped piezoelectric element (here, a laminated piezoelectric element) 6
4 are precisely bonded to predetermined positions by two. As shown in FIG. 6, each of the sections 62 has an electrode pattern 65 serving as a common electrode and an electrode pattern 6 serving as an individual electrode.
6, and an ink supply hole 53 is formed.

【0029】この大面積基板61をダイシングソーのテ
ーブルにセットする。この場合、ブレード67の走査方
向(矢示方向)に対して圧電素子64の長尺方向が直角
になるようにセットし、スリット加工位置とブレード位
置とが一致するようにアライメント合せを行う。
This large area substrate 61 is set on a table of a dicing saw. In this case, the piezoelectric element 64 is set so that the longitudinal direction is perpendicular to the scanning direction (the direction indicated by the arrow) of the blade 67, and alignment is performed so that the slit processing position and the blade position match.

【0030】その後、ダイシングソーのテーブルとブレ
ード67とを相対的に移動させて大面積基板61に達す
るスリット加工を施してスリット溝11aを形成し、図
7にも示すように圧電素子64を複数の圧電素子12に
分割する。この場合、分割溝63の深さをスリット加工
によるスリット溝11aよりも深く形成しているので、
スリット加工中に分割溝63よりクラックが入り破損す
ることを防止できる。
Then, the table of the dicing saw and the blade 67 are relatively moved to perform slit processing to reach the large-area substrate 61 to form slit grooves 11a. As shown in FIG. Of the piezoelectric element 12. In this case, since the depth of the dividing groove 63 is formed deeper than the slit groove 11a formed by the slit processing,
It is possible to prevent cracks from entering from the dividing grooves 63 during the slit processing and breakage.

【0031】次いで、大面積基板61を分割溝63から
分割することで、複数の圧電素子12を接合したヘッド
基板11が得られる。この基板61の分割は、ハンド、
ダイシングソー、ワイヤーソー、レーザー等を用いるこ
とができる。この場合、分割溝63を形成しているの
で、ハンドでも容易に個々のヘッド基板11に分割する
ことができ、また、分割溝63の深さをスリット加工に
よるスリット溝11aよりも深く形成しているので、分
割壁が良好に形成される。
Next, by dividing the large-area substrate 61 from the dividing groove 63, the head substrate 11 in which a plurality of piezoelectric elements 12 are joined is obtained. The division of the substrate 61 is performed by a hand,
A dicing saw, a wire saw, a laser, or the like can be used. In this case, since the division groove 63 is formed, the head substrate 11 can be easily divided even by hand, and the depth of the division groove 63 is formed to be deeper than the slit groove 11a formed by the slit processing. Therefore, the dividing wall is formed favorably.

【0032】このように、大面積の基板の一主面に圧電
素子を接合した後、基板を複数のヘッド基板に分割する
ので、従来問題であった基板ホルダへのサンプル(被加
工物)のセット位置のバラツキによるサンプル間のスリ
ット加工精度のバラツキを低減でき、スリット加工精度
を向上することができる。また、大面積基板であるため
に作業時のハンドリングが良く、作業効率が向上する。
As described above, after the piezoelectric element is bonded to one main surface of the large-sized substrate, the substrate is divided into a plurality of head substrates. Variations in slit processing accuracy between samples due to variations in set positions can be reduced, and slit processing accuracy can be improved. In addition, since the substrate is a large-area substrate, handling at the time of work is good, and work efficiency is improved.

【0033】ここで、上記のようにして製作したヘッド
基板についてスリット溝のバラツキを評価した。この評
価結果を表1に示している。なお、評価位置は図8のフ
ァーストインデックスA−B間のバラツキを評価した。
Here, the variation of the slit groove was evaluated for the head substrate manufactured as described above. Table 1 shows the evaluation results. In addition, the evaluation position evaluated the dispersion | variation between the first indexes AB of FIG.

【0034】[0034]

【表1】 [Table 1]

【0035】次に、アクチュエータの製作工程の他の実
施形態について図9及び図10を参照して説明する。な
お、図9は要部斜視説明図、図10は要部正面図であ
る。先ず、前述した図7に示すように大面積の基板61
上の圧電素子64にスリット加工を施して個々の圧電素
子12に分割した後、図9に示すように構成部品である
フレーム13を大面積の基板61上に接合し、これを被
加工物とする。
Next, another embodiment of the manufacturing process of the actuator will be described with reference to FIGS. 9 is an explanatory perspective view of a main part, and FIG. 10 is a front view of the main part. First, as shown in FIG.
After slitting the upper piezoelectric element 64 to divide it into individual piezoelectric elements 12, as shown in FIG. 9, a frame 13 as a component is joined on a large-area substrate 61, and this is combined with a workpiece. I do.

【0036】その後、図10に示すように砥石車71を
回転させて被加工物70を矢示方向に移動させて圧電素
子12の上面12a、12b及びフレーム13の上面1
3bを研削することで、圧電素子12及びフレーム13
の高さをC−C線で示す高さに揃える。
Thereafter, as shown in FIG. 10, the grinding wheel 71 is rotated to move the workpiece 70 in the direction indicated by the arrow, and the upper surfaces 12a and 12b of the piezoelectric element 12 and the upper surface 1 of the frame 13 are moved.
Grinding the piezoelectric element 12 and the frame 13
Is adjusted to the height indicated by the line CC.

【0037】すなわち、基板61の上面に接合した圧電
素子12の基板上面からの高さは一般的に不揃いであ
り、また、構成部品のフレーム13の上面の高さに対し
ても高低が生じ得るが、このような高さの不揃いがある
と、液室ユニット2を接合したときに、接合不良を生じ
るなどしてインク滴吐出不良のノズルが生じ等噴射特性
に悪影響が生じる。
That is, the height of the piezoelectric element 12 bonded to the upper surface of the substrate 61 from the upper surface of the substrate is generally irregular, and the height of the upper surface of the frame 13 of the component may be varied. However, if the heights are irregular, when the liquid chamber units 2 are joined, the ejection characteristics are adversely affected, such as the occurrence of defective ink droplet ejection due to defective joining.

【0038】そこで、平面研削を行うことで個々の圧電
素子12相互間及びフレーム13の高さを揃える。この
平面研削を行うことによって、圧電素子12とフレーム
13の上面は5μm以下の平面精度が得られ、表面粗さ
Raも0.2〜0.5μmが得られて、液室ユニット2
との十分な接合品質が得られる。
Therefore, the height between the individual piezoelectric elements 12 and the height of the frame 13 are made uniform by performing surface grinding. By performing this surface grinding, the upper surface of the piezoelectric element 12 and the upper surface of the frame 13 can have a planar accuracy of 5 μm or less, and the surface roughness Ra can be 0.2 to 0.5 μm.
And sufficient joining quality can be obtained.

【0039】次いで、前記実施形態と同様に大面積の基
板61を分割溝63から分割することによって個々のア
クチュエータユニット(駆動ユニット)1が得られる。
Next, the individual actuator units (drive units) 1 are obtained by dividing the large-area substrate 61 from the division grooves 63 in the same manner as in the above embodiment.

【0040】このように大面積基板を用いることで、平
面研削を行う場合のハンドリングが良く、作業効率が向
上し、また基板ホルダなどの冶具を必要としないのでコ
ストの低減を図れる。
By using a large-area substrate in this manner, handling when performing surface grinding is good, work efficiency is improved, and the cost can be reduced because a jig such as a substrate holder is not required.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るイン
クジェットヘッドの製造方法によれば、大面積の基板の
一主面に圧電素子を接合した後、基板を複数のヘッド基
板に分割する構成としたので、加工バラツキが減少して
加工品質が向上し、また、ハンドリングが容易になって
作業効率が向上する。
As described above, according to the method of manufacturing an ink jet head according to the present invention, after a piezoelectric element is bonded to one main surface of a large area substrate, the substrate is divided into a plurality of head substrates. Therefore, the processing variation is reduced and the processing quality is improved, and the handling is facilitated to improve the working efficiency.

【0042】ここで、基板に接合した圧電素子にスリッ
ト加工を施して複数の圧電素子に分割することで、圧電
素子の分割が容易になる。また、基板には圧電素子を配
置する複数の区画に区分する分割溝が格子状に形成され
ているものを用いるか、同分割溝を形成することで、個
々のヘッド基板への分割作業が容易になる。この分割溝
は基板に接合した圧電素子を複数の圧電素子に分割する
スリット加工の溝深さよりも深くすることで、スリット
加工による損傷を防止することができる。
Here, by dividing the piezoelectric element bonded to the substrate into a plurality of piezoelectric elements by performing slit processing, the division of the piezoelectric element is facilitated. In addition, the substrate is divided into a plurality of sections in which the piezoelectric elements are arranged, and a division groove is formed in a grid shape. By forming the division grooves, division work into individual head substrates is easy. become. By making the dividing groove deeper than the groove depth of the slit processing for dividing the piezoelectric element bonded to the substrate into a plurality of piezoelectric elements, damage due to the slit processing can be prevented.

【0043】また、基板上に圧電素子と構成部品とを接
合する場合には、これらの上面を同時に平坦化加工する
ことで、液室ユニットとの接合品質が向上し、この平坦
化加工終了後に基板を複数個のヘッド基板に分割するこ
とで平坦化加工の加工品質が向上する。
When the piezoelectric element and the component are joined on the substrate, their upper surfaces are simultaneously flattened to improve the joining quality with the liquid chamber unit. Dividing the substrate into a plurality of head substrates improves the processing quality of the flattening process.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明を適用したインクジェットヘッドの分解
斜視図
FIG. 1 is an exploded perspective view of an inkjet head to which the present invention has been applied.

【図2】同ヘッドのチャンネル方向と直交する方向の要
部拡大断面図
FIG. 2 is an enlarged sectional view of a main part of the head in a direction orthogonal to a channel direction.

【図3】同ヘッドのチャンネル方向の要部拡大断面図FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the head in a channel direction.

【図4】駆動ユニットの製作工程の第1実施形態の説明
に供する平面図
FIG. 4 is a plan view for explaining a first embodiment of a manufacturing process of the drive unit.

【図5】同実施形態の説明に供する正面図FIG. 5 is an exemplary front view for explaining the embodiment;

【図6】同実施形態の説明に供する図4の状態の要部斜
視説明図
FIG. 6 is an explanatory perspective view of a main part in the state of FIG. 4 for describing the embodiment;

【図7】同実施形態の説明に供するスリット加工後の状
態の要部斜視説明図
FIG. 7 is an explanatory perspective view of a main part in a state after slit processing for the description of the embodiment;

【図8】評価結果の説明に供する斜視説明図FIG. 8 is a perspective explanatory view for explaining an evaluation result;

【図9】駆動ユニットの製作工程の第2実施形態の説明
に供する斜視説明図
FIG. 9 is a perspective explanatory view for explaining a second embodiment of the manufacturing process of the drive unit.

【図10】同工程の説明に供する要部正面説明図FIG. 10 is an explanatory front view of a main part used for describing the same step;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…駆動ユニット(アクチュエータユニット)、2…液
室ユニット、3…フレーム、11…ヘッド基板、11a
…スリット溝、12…圧電素子、17…駆動部、18…
非駆動部、31…振動板、33…ノズルプレート、34
…ダイヤフラム部、40…島状凸部、41…梁部、42
…周辺厚肉部、43…ダンパー部、61…大面積の基
板、62…区画、63…分割溝、64…圧電素子。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Drive unit (actuator unit), 2 ... Liquid chamber unit, 3 ... Frame, 11 ... Head substrate, 11a
... Slit groove, 12 ... Piezoelectric element, 17 ... Drive section, 18 ...
Non-driving unit, 31: diaphragm, 33: nozzle plate, 34
... diaphragm part, 40 ... island-shaped convex part, 41 ... beam part, 42
... peripheral thick part, 43 ... damper part, 61 ... large area substrate, 62 ... division, 63 ... division groove, 64 ... piezoelectric element.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ヘッド基板に接合された圧電素子を備え
たアクチュエータユニツトと、このアクチュエータユニ
ツトに接合されて前記圧電素子の変位でインク滴を吐出
する液室ユニットからなるインクジェットヘッドの製造
方法において、大面積の基板の一主面に前記圧電素子を
接合した後、前記基板を複数のヘッド基板に分割するこ
とを特徴とするインクジェッドヘッドの製造方法。
1. A method for manufacturing an ink jet head comprising: an actuator unit having a piezoelectric element joined to a head substrate; and a liquid chamber unit joined to the actuator unit and ejecting ink droplets by displacement of the piezoelectric element. A method for manufacturing an ink jet head, comprising: after joining the piezoelectric element to one main surface of a large-area substrate, dividing the substrate into a plurality of head substrates.
【請求項2】 請求項1に記載のインクジェットヘッド
の製造方法において、前記基板に接合した圧電素子を複
数の圧電素子に分割するスリット加工を施すことを特徴
とするインクジェットヘッドの製造方法。
2. The method for manufacturing an ink jet head according to claim 1, wherein a slit process for dividing the piezoelectric element bonded to the substrate into a plurality of piezoelectric elements is performed.
【請求項3】 請求項1又は2に記載のインクジェット
ヘッドの製造方法において、前記基板には前記圧電素子
を配置する複数の区画に区分する分割溝が格子状に形成
されていることを特徴とするインクジェットヘツドの製
造方法。
3. The method for manufacturing an ink jet head according to claim 1, wherein the substrate is formed in a lattice shape with a plurality of division grooves for dividing the piezoelectric element into a plurality of sections. Of producing an inkjet head.
【請求項4】 請求項1に記載のインクジェットヘッド
の製造方法において、前記大面積の基板には前記圧電素
子を配置する複数の区画に区分する分割溝が格子状に形
成され、この分割溝は前記基板に接合した圧電素子を複
数の圧電素子に分割するスリット加工の溝深さよりも深
いことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
4. The method for manufacturing an ink-jet head according to claim 1, wherein the large-area substrate is formed in a lattice shape with division grooves for dividing the plurality of sections in which the piezoelectric elements are arranged. A method for manufacturing an ink jet head, wherein a depth of a slit processing for dividing a piezoelectric element bonded to the substrate into a plurality of piezoelectric elements is deeper.
【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかに記載のイン
クジェットヘッドの製造方法において、前記基板上に圧
電素子と共に構成部品を接合し、前記圧電素子を複数の
圧電素子に分割するスリット加工を施した後、前記圧電
素子と前記構成部品の上面を同時に平坦化加工すること
を特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
5. The method for manufacturing an ink jet head according to claim 1, wherein a component is joined to the substrate together with a piezoelectric element, and slit processing is performed to divide the piezoelectric element into a plurality of piezoelectric elements. The method for manufacturing an ink jet head, wherein after the application, the upper surfaces of the piezoelectric element and the component are flattened at the same time.
【請求項6】 請求項5に記載のインクジェットヘッド
の製造方法において、前記平坦化加工終了後前記基板を
複数個のヘッド基板に分割することを特徴とするインク
ジェットヘッドの製造方法。
6. The method for manufacturing an ink jet head according to claim 5, wherein the substrate is divided into a plurality of head substrates after the flattening process is completed.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008006809A (en) * 2006-05-31 2008-01-17 Konica Minolta Holdings Inc Manufacturing method of silicon nozzle plate and manufacturing method of inkjet head

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