JP2001150687A - Method for forming piezoelectric actuator and method for producing ink-jet head using the method - Google Patents

Method for forming piezoelectric actuator and method for producing ink-jet head using the method

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JP2001150687A
JP2001150687A JP33190699A JP33190699A JP2001150687A JP 2001150687 A JP2001150687 A JP 2001150687A JP 33190699 A JP33190699 A JP 33190699A JP 33190699 A JP33190699 A JP 33190699A JP 2001150687 A JP2001150687 A JP 2001150687A
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Japan
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substrates
pressure chamber
forming
piezoelectric actuator
film
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JP33190699A
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Japanese (ja)
Inventor
Yosuke Toyofuku
洋介 豊福
Kenji Tomita
健二 冨田
Hiroyuki Matsuo
浩之 松尾
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the productivity of a piezoelectric actuator and an ink-jet head as much as possible. SOLUTION: A plurality of substrates 41 are prepared, a Pt membrane 42 is formed on all the substrates 41, and a pattern is formed by the membrane 42 to form individual electrodes 24. In this process, the substrates are set to the substrate setting part 51a of a substrate positioning jig 51 to be positioned to each other. Next, PZT membranes and Cr membranes are formed in turn on all the substrates 41 on which the individual electrodes 24 are formed so that piezoelectric elements 23 and common electrodes 22 are formed, and the common electrodes 22 on the substrates 41 and a pressure chamber forming part 55 in which an opening part 55a for the pressure chamber is formed in advance are fixed. In this process, the substrates 41 are positioned to each other by the jig 51. After that, the substrates 41 are removed.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電素子の厚み方
向両面にそれぞれ電極が配設されてなる圧電アクチュエ
ータの形成方法及び該方法を用いたインクジェットヘッ
ドの製造方法に関する技術分野に属する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention belongs to the technical field of a method of forming a piezoelectric actuator in which electrodes are provided on both sides in the thickness direction of a piezoelectric element, and a method of manufacturing an ink jet head using the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、インクジェットプリンタに用
いられるインクジェットヘッドとして、圧電アクチュエ
ータを備えたものが知られている。この圧電アクチュエ
ータは、圧電素子の厚み方向両面にそれぞれ電極が配設
されてなり、圧力室部品に振動板を介して固定されて圧
力室部品と共に圧力室を形成するようになっている。そ
して、上記両電極間に電圧が印加されて圧電素子が厚み
方向と垂直な方向に伸縮すると、その伸縮が上記振動板
に拘束されることで圧電アクチュエータは圧力室内側に
凸状に撓んで変位する。この撓み変形により圧力室内に
圧力が生じ、この圧力で圧力室内のインクが、該圧力室
に連通するノズル孔より外部へ吐出される。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an ink jet head used in an ink jet printer, a head provided with a piezoelectric actuator has been known. In this piezoelectric actuator, electrodes are provided on both sides in the thickness direction of the piezoelectric element, and are fixed to the pressure chamber components via a vibration plate to form a pressure chamber together with the pressure chamber components. When a voltage is applied between the two electrodes and the piezoelectric element expands and contracts in a direction perpendicular to the thickness direction, the expansion and contraction is restrained by the vibration plate, and the piezoelectric actuator is bent in a convex shape toward the pressure chamber and displaced. I do. Due to this bending deformation, a pressure is generated in the pressure chamber, and the ink in the pressure chamber is discharged to the outside from the nozzle hole communicating with the pressure chamber by the pressure.

【0003】上記のような圧電アクチュエータを形成す
る方法としては、例えば特開平10−286953号公
報に示されているように、MgO基板上に、両電極のう
ちの一方の電極膜(個別電極膜)、圧電素子膜及び他方
の電極膜(共通電極膜)を順次スパッタリング等により
形成する方法が提案されている。また、同公報では、上
記基板上に形成した共通電極膜上に振動板膜を形成し、
この振動板膜を介して該共通電極膜と圧力室部品とを固
定し、その後、上記基板をエッチング除去することで、
インクジェットヘッドを製造するようにすることが提案
されている。そして、このインクジェットヘッドでは、
複数の圧力室が設けられ、これら圧力室に対応した位置
に個別電極と圧電素子とを形成配置するために、上記個
別電極膜と圧電素子膜とを、該各膜を形成する毎に圧力
室に対応させて略同じ形状にパターン化(分割個別化)
するようにしている。
As a method of forming a piezoelectric actuator as described above, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-286953, one of two electrodes (an individual electrode film) is formed on an MgO substrate. ), A method of sequentially forming a piezoelectric element film and the other electrode film (common electrode film) by sputtering or the like has been proposed. In the same publication, a diaphragm film is formed on a common electrode film formed on the substrate,
By fixing the common electrode film and the pressure chamber component via the diaphragm film, and then removing the substrate by etching,
It has been proposed to produce an inkjet head. And in this inkjet head,
A plurality of pressure chambers are provided, and in order to form and arrange the individual electrodes and the piezoelectric elements at the positions corresponding to the pressure chambers, the individual electrode film and the piezoelectric element film are separated by a pressure chamber each time the respective films are formed. Patterned into almost the same shape corresponding to
I am trying to do it.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記インク
ジェットヘッドの生産性を向上させるためには、出来る
限り多くのインクジェットヘッドを一度に製造できるよ
うにする必要がある。このためには、複数のインクジェ
ットヘッド分の個別電極(又は圧電素子)を形成するこ
とが可能な大きさの1つの基板を用意し、この基板上に
電極膜等を形成しかつ個別化することで複数のインクジ
ェットヘッド分の個別電極等を形成し、さらに、この複
数の基板上における共通電極膜と、複数のインクジェッ
トヘッド分の圧力室を形成することが可能な1つの圧力
室形成部品とを固定し、その後、個々のインクジェット
ヘッドに分割すればよい。ところが、上記基板の大きさ
には限界がある(通常20mm×20mm程度)ため、
1つの基板だけでは個別電極等の数を多くすることは困
難である。そこで、複数の基板を用意して、該複数の基
板上に圧電アクチュエータをそれぞれ形成し、この複数
の基板上における共通電極膜と1つの圧力室形成部品と
を振動板膜を介して固定するようにすることが考えられ
る。
In order to improve the productivity of the ink jet head, it is necessary to manufacture as many ink jet heads as possible at one time. For this purpose, one substrate having a size capable of forming individual electrodes (or piezoelectric elements) for a plurality of inkjet heads is prepared, and an electrode film or the like is formed on this substrate and individualized. To form individual electrodes and the like for a plurality of inkjet heads, and further form a common electrode film on the plurality of substrates and one pressure chamber forming component capable of forming a pressure chamber for the plurality of inkjet heads. It is sufficient to fix it and then divide it into individual inkjet heads. However, the size of the substrate has a limit (usually about 20 mm × 20 mm).
It is difficult to increase the number of individual electrodes and the like using only one substrate. Therefore, a plurality of substrates are prepared, a piezoelectric actuator is formed on each of the plurality of substrates, and the common electrode film and one pressure chamber forming component on the plurality of substrates are fixed via the diaphragm film. It can be considered.

【0005】しかしながら、個別電極膜等のパターン化
を各基板毎に独立して行ったのでは、パターン化プロセ
スの効率が低く、しかも、共通電極膜と圧力室形成部品
との固定時に、膜のパターン化により形成された個別電
極や圧電素子を各基板毎に圧力室に対応する位置に精度
良く配置するには、手間がかかり、却ってインクジェッ
トヘッドの生産性が低下するという問題がある。
However, if the patterning of the individual electrode films and the like is performed independently for each substrate, the efficiency of the patterning process is low, and moreover, when the common electrode film and the component for forming the pressure chamber are fixed, the film is not formed. It is troublesome to accurately arrange the individual electrodes and piezoelectric elements formed by patterning at the positions corresponding to the pressure chambers for each substrate, and there is a problem that the productivity of the inkjet head is rather lowered.

【0006】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、圧電アクチュエータや
インクジェットヘッドの生産性を可及的に向上させよう
とすることにある。
[0006] The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to improve productivity of a piezoelectric actuator and an ink jet head as much as possible.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明では、電極膜等のパターン化時に複数の
基板を互いに位置決めするようにした。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a plurality of substrates are positioned with respect to each other when patterning an electrode film or the like.

【0008】具体的には、請求項1の発明では、圧電素
子の厚み方向両面にそれぞれ電極が配設されてなる圧電
アクチュエータの形成方法を対象とする。
More specifically, the invention of claim 1 is directed to a method of forming a piezoelectric actuator in which electrodes are provided on both sides in the thickness direction of a piezoelectric element.

【0009】そして、複数の基板を用意し、該複数の基
板上に圧電素子膜と2つの電極膜とを形成して積層する
工程と、上記複数の基板上において少なくとも上記両電
極膜のうちの一方を、該複数の基板を互いに位置決めし
た状態でパターン化する工程とを含むものとする。
A step of preparing a plurality of substrates, forming a piezoelectric element film and two electrode films on the plurality of substrates, and laminating the plurality of substrates; and forming at least one of the two electrode films on the plurality of substrates. One includes a step of patterning the plurality of substrates in a state where they are positioned with respect to each other.

【0010】このことにより、複数の基板において電極
膜等のパターン化を同時に行うことができ、パターン化
プロセスの効率を向上させることができる。しかも、パ
ターン化の際に複数の基板を互いに位置決めするので、
この位置決め状態を保持しながら、複数の基板上におい
て圧電素子膜の該基板と反対側に形成された電極膜と圧
力室形成用の1つの圧力室形成部品とを固定すれば、各
基板においてパターン化により形成された電極等を圧力
室に対応する位置に容易にかつ精度良く配置することが
できる。よって、圧電アクチュエータやインクジェット
ヘッドの生産性を高めることができる。
[0010] This makes it possible to simultaneously pattern electrode films and the like on a plurality of substrates, thereby improving the efficiency of the patterning process. Moreover, since a plurality of substrates are positioned with respect to each other during patterning,
If the electrode film formed on the opposite side of the piezoelectric element film and the one pressure chamber forming part for forming the pressure chamber is fixed on the plurality of substrates while maintaining this positioning state, the pattern on each substrate is fixed. The electrodes and the like formed by the formation can be easily and accurately arranged at positions corresponding to the pressure chambers. Therefore, the productivity of the piezoelectric actuator and the inkjet head can be improved.

【0011】請求項2の発明は、インクが充填される圧
力室と、圧電素子の厚み方向両面にそれぞれ電極が配設
されてなる圧電アクチュエータとを備え、該両電極間へ
の電圧の印加により上記圧電アクチュエータを上記圧力
室の容積が減少するように変形させて該圧力室内のイン
クを吐出させるようにしたインクジェットヘッドの製造
方法の発明である。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a pressure chamber filled with ink, and a piezoelectric actuator having electrodes disposed on both sides in the thickness direction of the piezoelectric element, and by applying a voltage between the two electrodes. An invention of a method for manufacturing an ink jet head in which the piezoelectric actuator is deformed so as to reduce the volume of the pressure chamber to discharge ink in the pressure chamber.

【0012】そして、この発明では、複数の基板を用意
し、該複数の基板上に圧電素子膜と2つの電極膜とを形
成して積層する工程と、上記複数の基板上において少な
くとも上記両電極膜のうちの一方を、該複数の基板を互
いに位置決めした状態でパターン化する工程と、上記両
工程後に、上記複数の基板上において上記圧電素子膜の
該基板と反対側に形成した電極膜と圧力室形成用の1つ
の圧力室形成部品とを、該複数の基板を互いに位置決め
した状態で固定する工程と、上記固定工程後に、上記複
数の基板を除去する工程とを含むものとする。このこと
で、請求項1の発明と同様の作用効果が得られる。
According to the present invention, a step of preparing a plurality of substrates, forming a piezoelectric element film and two electrode films on the plurality of substrates and laminating the plurality of substrates, and forming at least the two electrodes on the plurality of substrates. One of the films is patterned with the plurality of substrates positioned with respect to each other, and after both of the steps, an electrode film formed on the plurality of substrates on the opposite side of the piezoelectric element film from the substrate. The method includes a step of fixing one pressure chamber forming component for forming a pressure chamber with the plurality of substrates positioned with respect to each other, and a step of removing the plurality of substrates after the fixing step. Thus, the same function and effect as the first aspect of the invention can be obtained.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図1〜図3は、本発明の実施形態に
係る圧電アクチュエータ形成方法及びインクジェットヘ
ッド製造方法が適用されるインクジェットヘッドを示
し、このインクジェットヘッドは、インクを供給するた
めの供給口2aとインクを吐出するための吐出口2bと
を有する複数の圧力室用凹部2が形成されたヘッド本体
1を備えている。このヘッド本体1の各凹部2は、該ヘ
ッド本体1の上面に略矩形状に開口されていて、複数列
(図1では2列)に並んで配設されている。この各列の
凹部2は、その幅方向に所定間隔をあけて配置されてい
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 3 show an ink jet head to which a method of forming a piezoelectric actuator and a method of manufacturing an ink jet head according to an embodiment of the present invention are applied. The ink jet head discharges ink from a supply port 2a for supplying ink. And a head body 1 in which a plurality of pressure chamber recesses 2 having discharge ports 2b are formed. Each concave portion 2 of the head main body 1 is opened in a substantially rectangular shape on the upper surface of the head main body 1, and is arranged in a plurality of rows (two rows in FIG. 1). The recesses 2 in each row are arranged at predetermined intervals in the width direction.

【0014】上記ヘッド本体1の各凹部2の側壁部は、
約200μm厚のSi製圧力室部品5で構成され、各凹
部2の底壁部は、この圧力室部品5に固着されかつ複数
のステンレス鋼薄板を貼り合せてなるインク流路部品6
で構成されている。このインク流路部品6内には、上記
各凹部2の供給口2aにそれぞれ接続された供給用イン
ク流路7と、上記吐出口2bにそれぞれ接続された吐出
用インク流路8とが形成されている。上記各供給用イン
ク流路7は、上記凹部2の各列毎に設けられかつ該各列
の凹部2が並ぶ方向に延びるインク供給室10に接続さ
れ、この各インク供給室10は、図外のインクタンクと
接続されている。上記インク流路部品6の圧力室部品5
と反対側面(下面)には、ステンレス鋼若しくはNiの
電鋳板又はポリイミド等の高分子樹脂からなる約20μ
m厚のノズル板13が設けられ、このノズル板13に
は、上記各吐出用インク流路8とそれぞれ接続された直
径約20μmのノズル孔14が形成されている。
The side wall of each recess 2 of the head body 1 is
A pressure chamber component 5 made of Si having a thickness of about 200 μm, and a bottom wall portion of each recess 2 is fixed to the pressure chamber component 5 and an ink flow path component 6 formed by bonding a plurality of stainless steel thin plates.
It is composed of In the ink flow path component 6, a supply ink flow path 7 connected to the supply port 2a of each of the concave portions 2 and a discharge ink flow path 8 respectively connected to the discharge port 2b are formed. ing. Each of the supply ink flow paths 7 is provided for each row of the recess 2 and is connected to an ink supply chamber 10 extending in a direction in which the recess 2 of each row is arranged. Connected to the ink tank. Pressure chamber component 5 of the ink flow path component 6
On the opposite side (lower surface), about 20 μm of an electroformed plate of stainless steel or Ni or a polymer resin such as polyimide.
An m-thick nozzle plate 13 is provided, and the nozzle plate 13 is formed with a nozzle hole 14 having a diameter of about 20 μm connected to each of the ejection ink flow paths 8.

【0015】上記ヘッド本体1の圧力室部品5における
インク流路部品6と反対側面(上面)には、圧電素子2
3の厚み方向両面にそれぞれ電極が配設(下面にCr製
共通電極22が、上面にPt製個別電極24がそれぞれ
配設)されてなる圧電アクチュエータ21が設けられて
いる。上記共通電極22は、上記ヘッド本体1の全ての
凹部2を塞いで該凹部2と共に圧力室3を構成してい
て、振動板としての役割をも果たしており、その厚みは
1〜3μmに設定されている。上記圧電素子23は、チ
タン酸ジルコン酸鉛(PZT)からなり、その厚みは2
〜5μmに設定されている。この圧電素子23は、上記
共通電極22の上記圧力室3と反対側面(上面)の略全
体に設けられており、上記共通電極22と同様に、個別
化されてはいない。そして、この圧電素子23の圧力室
3と反対側面(上面)における圧力室3に対応する部分
(圧力室3の略真上の部分)に、約0.1μm厚の個別
電極24がそれぞれ設けられ、この個別電極24により
上記共通電極22と共に圧電素子23の圧力室3に対応
する部分に電圧がそれぞれ印加されるようになってい
る。尚、個別電極24は、圧電素子23の上面に該個別
電極24と同じ形状をなすように形成した凹状部内に嵌
め込まれ、その上面は圧電素子23の上面の該凹状部を
除く部分と略同じ面とされている。
On the side (upper surface) of the pressure chamber component 5 of the head body 1 opposite to the ink flow path component 6, a piezoelectric element 2 is provided.
3 are provided with piezoelectric actuators 21 each having an electrode disposed on both surfaces in the thickness direction (a common electrode 22 made of Cr on the lower surface and an individual electrode 24 made of Pt on the upper surface). The common electrode 22 covers all the recesses 2 of the head main body 1 to form a pressure chamber 3 together with the recesses 2 and also serves as a diaphragm, and has a thickness of 1 to 3 μm. ing. The piezoelectric element 23 is made of lead zirconate titanate (PZT) and has a thickness of 2 mm.
55 μm. The piezoelectric element 23 is provided on substantially the entire side surface (upper surface) of the common electrode 22 opposite to the pressure chamber 3, and is not individualized like the common electrode 22. Then, individual electrodes 24 having a thickness of about 0.1 μm are provided on portions (approximately right above the pressure chambers 3) corresponding to the pressure chambers 3 on the side (upper surface) of the piezoelectric element 23 opposite to the pressure chambers 3. The individual electrodes 24 apply a voltage to the portion corresponding to the pressure chamber 3 of the piezoelectric element 23 together with the common electrode 22. The individual electrode 24 is fitted into a concave portion formed to have the same shape as the individual electrode 24 on the upper surface of the piezoelectric element 23, and the upper surface thereof is substantially the same as the portion of the upper surface of the piezoelectric element 23 except for the concave portion. Surface.

【0016】上記圧電アクチュエータ21は、その共通
電極22と個別電極24とを介して圧電素子23に電圧
を印加することにより該圧電アクチュエータ21の圧力
室3に対応する部分を変形させることで、該圧力室3内
のインクを吐出口2bから吐出させるようになってい
る。すなわち、共通電極22と個別電極24との間にパ
ルス状の電圧を印加すると、そのパルス電圧の立ち上が
りにより圧電素子23がその厚み方向と垂直な幅方向に
収縮するのに対し、共通電極22及び個別電極24は収
縮しないので、いわゆるバイメタル効果により圧電アク
チュエータ21の圧力室3に対応する部分が圧力室3側
へ凸状に撓んで変形する。この撓み変形により圧力室3
内に圧力が生じ、この圧力で圧力室3内のインクが吐出
口2b及び吐出用インク流路8を経由してノズル孔14
より外部へ吐出されて、紙面にドット状に付着すること
となる。そして、上記パルス電圧の立ち下がりにより圧
電素子23が伸長して圧電アクチュエータ21の圧力室
3に対応する部分が元の状態に復帰し、このとき、圧力
室3内には上記インク供給室10より供給用インク流路
7及び供給口2aを介してインクが充填される。尚、1
色のインクだけでなく、例えばブラック、シアン、マゼ
ンタ及びイエローの各インクを異なるノズル孔14から
それぞれ吐出させるようにして、カラー印刷を行うよう
にすることもできる。
The piezoelectric actuator 21 deforms a portion corresponding to the pressure chamber 3 of the piezoelectric actuator 21 by applying a voltage to the piezoelectric element 23 via the common electrode 22 and the individual electrode 24 to thereby deform the portion. The ink in the pressure chamber 3 is ejected from the ejection port 2b. That is, when a pulse-like voltage is applied between the common electrode 22 and the individual electrode 24, the rising of the pulse voltage causes the piezoelectric element 23 to contract in the width direction perpendicular to the thickness direction. Since the individual electrode 24 does not shrink, the portion corresponding to the pressure chamber 3 of the piezoelectric actuator 21 is bent and deformed toward the pressure chamber 3 by the so-called bimetal effect. This bending deformation causes the pressure chamber 3
A pressure is generated in the nozzle hole 14, and the pressure causes the ink in the pressure chamber 3 to pass through the ejection port 2 b and the ejection ink flow path 8.
The ink is further discharged to the outside and adheres to the paper surface in a dot shape. When the pulse voltage falls, the piezoelectric element 23 expands, and the portion of the piezoelectric actuator 21 corresponding to the pressure chamber 3 returns to the original state. The ink is filled through the supply ink flow path 7 and the supply port 2a. In addition, 1
In addition to color inks, for example, black, cyan, magenta, and yellow inks may be ejected from different nozzle holes 14, respectively, to perform color printing.

【0017】次に、上記インクジェットヘッドの製造方
法の概略手順について、図4を参照しつつ説明する。
尚、図4においては、図2及び図3とインクジェットヘ
ッドの上下関係が逆になっている。
Next, a schematic procedure of the method for manufacturing the ink jet head will be described with reference to FIG.
In FIG. 4, the vertical relationship between the ink jet head and FIGS. 2 and 3 is reversed.

【0018】先ず、複数(この実施形態では4つ:図4
ではそのうち2つのみ示す)の単結晶MgO基板41を
用意し、この4つの基板41上全体にPt膜42(個別
電極膜)をスパッタリングにより形成する(図4(a)
参照)。尚、1つの基板41の膜形成面の大きさは、1
つのインクジェットヘッド上面と略同じである。
First, a plurality (four in this embodiment: FIG. 4)
In this case, only two of them are shown), and a Pt film 42 (individual electrode film) is formed on the entire four substrates 41 by sputtering (FIG. 4A).
reference). The size of the film formation surface of one substrate 41 is 1
It is almost the same as the upper surface of one ink jet head.

【0019】その後、上記Pt膜42を、ドライエッチ
ング等によりパターン化して所定の形状に仕上げる(分
割個別化する)ことで個別電極24を形成する(図4
(b)参照)。このパターン化は、4つの基板41を、
図5に示す基板位置決め治具51にセットしておくこと
で互いに位置決めした状態で行う。この基板位置決め治
具51は、4つの基板41をそれぞれセット可能な4つ
の凹状の基板セット部51aを有している。この各基板
セット部51aの底部には、不図示の真空ポンプと接続
されるエア吸引口51bがそれぞれ設けられ、この真空
ポンプ及びエア吸引口51bにより基板41が基板セッ
ト部51aに保持されるようになっており、この保持状
態にあるとき4つの基板41が互いに位置決めされるこ
とになる。また、上記基板位置決め治具51は2つの位
置決めピン51cを有しており、この位置決めピン51
cに、上記パターン化時に使用するマスク板(図示せ
ず)をセットする。
Thereafter, the Pt film 42 is patterned by dry etching or the like and finished in a predetermined shape (divided into individual pieces) to form individual electrodes 24 (FIG. 4).
(B)). This patterning makes the four substrates 41
The setting is performed on the substrate positioning jig 51 shown in FIG. The substrate positioning jig 51 has four concave substrate setting portions 51a on which the four substrates 41 can be set, respectively. An air suction port 51b connected to a vacuum pump (not shown) is provided at the bottom of each substrate setting section 51a, and the substrate 41 is held by the substrate setting section 51a by the vacuum pump and the air suction port 51b. In this holding state, the four substrates 41 are positioned with respect to each other. The board positioning jig 51 has two positioning pins 51c.
A mask plate (not shown) used at the time of patterning is set in c.

【0020】続いて、上記個別電極24を形成した基板
41上全体にPZT膜(圧電素子膜)をスパッタリング
により形成することで圧電素子23を形成し、その後、
この圧電素子23上全体にCr膜(共通電極膜)をスパ
ッタリングにより形成することで共通電極22を形成す
る(図4(c)参照)。この段階で圧電アクチュエータ
21の形成は完了する。尚、各膜の形成時には各基板4
1を基板位置決め治具51の各基板セット部51aにそ
れぞれセットしてはいないが、膜形成が可能であればセ
ットしたままでもよい。
Subsequently, a PZT film (piezoelectric element film) is formed on the entire substrate 41 on which the individual electrodes 24 are formed by sputtering to form a piezoelectric element 23, and thereafter,
A common electrode 22 is formed by forming a Cr film (common electrode film) on the entire piezoelectric element 23 by sputtering (see FIG. 4C). At this stage, the formation of the piezoelectric actuator 21 is completed. When forming each film, each substrate 4
1 is not set in each of the substrate setting portions 51a of the substrate positioning jig 51, but may be set as long as a film can be formed.

【0021】次いで、上記4つの基板41を基板位置決
め治具51の各基板セット部51aにそれぞれセット
(上記パターン化時と同じ基板セット部51aにセッ
ト)した後、4つの基板41上の共通電極22(共通電
極膜)と、予め圧力室用開口部55a(圧力室用凹部2
となる部分)を形成した圧力室形成用の1つの圧力室形
成部品55とを、該4つの基板41を互いに位置決めし
た状態で接着固定する(図4(d)参照)。上記圧力室
形成部品55は、1つのインクジェットヘッドの圧力室
部品5を4つ合わせた形状をなしていて、上記基板位置
決め治具51の各位置決めピン51cに対応した位置
に、該各位置決めピン51cに嵌合する嵌合孔55bを
有しており、上記固定時に、この圧力室形成部品55の
嵌合孔55bに上記位置決めピン51cを嵌合させる。
このことで、4つの基板41上における全個別電極24
と圧力室形成部品55の全圧力室用開口部55aとがそ
れぞれ精度良く対応することになる。
Next, the four substrates 41 are set on the respective substrate setting portions 51a of the substrate positioning jig 51 (the same substrate setting portions 51a as those at the time of patterning), and then the common electrodes on the four substrates 41 are set. 22 (common electrode film) and the pressure chamber opening 55a (pressure chamber recess 2).
The pressure chamber forming part 55 for forming the pressure chamber, in which the four substrates 41 are positioned with respect to each other, is adhesively fixed (see FIG. 4D). The pressure chamber forming part 55 has a shape in which four pressure chamber parts 5 of one ink jet head are combined, and the positioning pin 51c of the substrate positioning jig 51 is located at a position corresponding to each positioning pin 51c. The positioning pin 51c is fitted into the fitting hole 55b of the pressure chamber forming part 55 at the time of fixing.
As a result, all the individual electrodes 24 on the four substrates 41
The entire pressure chamber opening 55a of the pressure chamber forming part 55 accurately corresponds to each other.

【0022】次に、4つの基板41を基板位置決め治具
51の各基板セット部51aから外し、この4つの基板
41を熱燐酸やKOH等で溶融・除去する(図4(e)
参照)。その後、上記圧力室形成部品55を4つに分割
して所定の形状に仕上げることで圧力室部品5を形成す
ると共に、この圧力室部品5に、予め一体化したインク
流路部品6及びノズル板13を固着することで、4つの
インクジェットヘッドが完成する(図4(f)参照)。
Next, the four substrates 41 are removed from each substrate setting portion 51a of the substrate positioning jig 51, and the four substrates 41 are melted and removed with hot phosphoric acid, KOH or the like (FIG. 4 (e)).
reference). Thereafter, the pressure chamber forming part 55 is divided into four parts and finished into a predetermined shape to form the pressure chamber part 5, and the ink passage part 6 and the nozzle plate previously integrated with the pressure chamber part 5 are formed. By fixing 13, four ink jet heads are completed (see FIG. 4F).

【0023】したがって、上記実施形態では、4つの基
板41においてPt膜42のパターン化を同時に行うの
で、4つのインクジェットヘッド分の圧電アクチュエー
タ21の形成を効率良く行うことができる。しかも、P
t膜42のパターン化の際に4つの基板41を互いに位
置決めし、共通電極22と圧力室形成部品55との固定
時においてもパターン化の際と同じ状態で4つの基板4
1を互いに位置決めするので、4つの基板41上の全個
別電極24と圧力室形成部品55の全圧力室用開口部5
5aとが精度良く対応し、個別電極24が圧力室3に対
応する部分からずれて配置されることはない。この結
果、印字や印画の品質の低下を防止しつつ、多くのイン
クジェットヘッドを一度に容易に製造することができ
る。よって、圧電アクチュエータやインクジェットヘッ
ドの生産性を可及的に向上させることができる。
Therefore, in the above embodiment, the patterning of the Pt films 42 on the four substrates 41 is performed simultaneously, so that the piezoelectric actuators 21 for four ink jet heads can be formed efficiently. Moreover, P
When the t film 42 is patterned, the four substrates 41 are positioned with respect to each other, and when the common electrode 22 and the pressure chamber forming component 55 are fixed, the four substrates 41 remain in the same state as the patterning.
1 are positioned with respect to each other, all the individual electrodes 24 on the four substrates 41 and all the pressure chamber openings 5 of the pressure chamber forming parts 55
5a correspond accurately, and the individual electrode 24 is not displaced from the portion corresponding to the pressure chamber 3. As a result, it is possible to easily manufacture many ink jet heads at a time while preventing deterioration in the quality of printing or printing. Therefore, the productivity of the piezoelectric actuator and the inkjet head can be improved as much as possible.

【0024】尚、上記実施形態では、圧電素子23は個
別化していないが、この圧電素子23も個別電極24と
同様に個別化するようにしてもよい。この場合、PZT
膜をその形成後にPt膜42と同じ形状にパターン化す
ればよく、このパターン化の際、4つの基板41を基板
位置決め治具51の各基板セット部51aにセットする
ことで、互いに位置決めすればよい。また、共通電極2
2もパターン化することはできるが、分割したもの同士
を電気的に接続する必要がある。
In the above embodiment, the piezoelectric elements 23 are not individualized, but the piezoelectric elements 23 may be individualized similarly to the individual electrodes 24. In this case, PZT
After the film is formed, it may be patterned into the same shape as the Pt film 42. In this patterning, the four substrates 41 may be positioned on each substrate setting portion 51a of the substrate positioning jig 51 so as to be positioned with respect to each other. Good. Also, the common electrode 2
2 can also be patterned, but it is necessary to electrically connect the divided parts.

【0025】さらに、上記実施形態では、共通電極22
を振動板と兼用したが、振動板を別途に設けてもよい。
この場合、共通電極22を形成後に該共通電極22上全
体に振動板膜を形成し、共通電極22と圧力室形成部品
55とをこの振動板膜を介して固定すればよい。
Further, in the above embodiment, the common electrode 22
Is also used as the diaphragm, but the diaphragm may be provided separately.
In this case, after forming the common electrode 22, a diaphragm film may be formed on the entire common electrode 22, and the common electrode 22 and the pressure chamber forming component 55 may be fixed through the diaphragm film.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の圧電アク
チュエータの形成方法では、複数の基板上において少な
くとも両電極膜のうちの一方を、該複数の基板を互いに
位置決めした状態でパターン化するようにした。また、
本発明のインクジェットヘッドの製造方法では、複数の
基板上において少なくとも両電極膜のうちの一方を、該
複数の基板を互いに位置決めした状態でパターン化し、
この複数の基板上において圧電素子膜の該基板と反対側
に形成した電極膜と圧力室形成用の1つの圧力室形成部
品とを、該複数の基板を互いに位置決めした状態で固定
するようにした。したがって、これらの発明によると、
多数の圧電アクチュエータやインクジェットヘッドを一
度に製造することができ、その生産性の向上化を図るこ
とができる。
As described above, in the method of forming a piezoelectric actuator according to the present invention, at least one of the two electrode films is patterned on a plurality of substrates with the plurality of substrates positioned with respect to each other. I made it. Also,
In the method of manufacturing an inkjet head of the present invention, at least one of the two electrode films on a plurality of substrates is patterned in a state where the plurality of substrates are positioned with respect to each other,
On the plurality of substrates, the electrode film formed on the side opposite to the substrate of the piezoelectric element film and one pressure chamber forming part for forming a pressure chamber are fixed with the plurality of substrates positioned with respect to each other. . Therefore, according to these inventions,
A large number of piezoelectric actuators and ink jet heads can be manufactured at one time, and the productivity can be improved.

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

【図1】本発明の実施形態に係る圧電アクチュエータ形
成方法及びインクジェットヘッド製造方法が適用される
インクジェットヘッドを示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing an inkjet head to which a method for forming a piezoelectric actuator and a method for manufacturing an inkjet head according to an embodiment of the present invention are applied.

【図2】図1のII−II線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG.

【図3】図1のIII−III線断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III of FIG. 1;

【図4】インクジェットヘッドの製造方法を示す概略説
明図である。
FIG. 4 is a schematic explanatory view showing a method for manufacturing an ink jet head.

【図5】基板位置決め治具を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing a substrate positioning jig.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 圧力室 21 圧電アクチュエータ 22 共通電極 23 圧電素子 24 個別電極 41 基板 51 基板位置決め治具 55 圧力室形成部品 Reference Signs List 3 pressure chamber 21 piezoelectric actuator 22 common electrode 23 piezoelectric element 24 individual electrode 41 substrate 51 substrate positioning jig 55 pressure chamber forming part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松尾 浩之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 2C057 AF93 AG45 AP02 AP24 AP32 AP52 AP77 BA03 BA14  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Hiroyuki Matsuo 1006 Kazuma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. F term (reference) 2C057 AF93 AG45 AP02 AP24 AP32 AP52 AP77 BA03 BA14

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 圧電素子の厚み方向両面にそれぞれ電極
が配設されてなる圧電アクチュエータの形成方法であっ
て、 複数の基板を用意し、該複数の基板上に圧電素子膜と2
つの電極膜とを形成して積層する工程と、 上記複数の基板上において少なくとも上記両電極膜のう
ちの一方を、該複数の基板を互いに位置決めした状態で
パターン化する工程とを含むことを特徴とする圧電アク
チュエータの形成方法。
1. A method for forming a piezoelectric actuator, wherein electrodes are provided on both sides in the thickness direction of a piezoelectric element, comprising: preparing a plurality of substrates;
Forming and laminating two electrode films; and patterning at least one of the two electrode films on the plurality of substrates, with the plurality of substrates positioned relative to each other. A method for forming a piezoelectric actuator.
【請求項2】 インクが充填される圧力室と、圧電素子
の厚み方向両面にそれぞれ電極が配設されてなる圧電ア
クチュエータとを備え、該両電極間への電圧の印加によ
り上記圧電アクチュエータを上記圧力室の容積が減少す
るように変形させて該圧力室内のインクを吐出させるよ
うにしたインクジェットヘッドの製造方法であって、 複数の基板を用意し、該複数の基板上に圧電素子膜と2
つの電極膜とを形成して積層する工程と、 上記複数の基板上において少なくとも上記両電極膜のう
ちの一方を、該複数の基板を互いに位置決めした状態で
パターン化する工程と、 上記両工程後に、上記複数の基板上において上記圧電素
子膜の該基板と反対側に形成した電極膜と圧力室形成用
の1つの圧力室形成部品とを、該複数の基板を互いに位
置決めした状態で固定する工程と、 上記固定工程後に、上記複数の基板を除去する工程とを
含むことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方
法。
2. A pressure chamber filled with ink, and a piezoelectric actuator having electrodes disposed on both sides in the thickness direction of the piezoelectric element, and the piezoelectric actuator is turned on by applying a voltage between the two electrodes. What is claimed is: 1. A method for manufacturing an ink jet head in which a pressure chamber is deformed so as to reduce the volume thereof and discharges ink in the pressure chamber, comprising: preparing a plurality of substrates;
Forming and laminating two electrode films, and patterning at least one of the two electrode films on the plurality of substrates in a state where the plurality of substrates are positioned relative to each other; Fixing an electrode film formed on the opposite side of the piezoelectric element film and the one pressure chamber forming part for forming a pressure chamber on the plurality of substrates while the plurality of substrates are positioned with respect to each other. And a step of removing the plurality of substrates after the fixing step.
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