JP2003062999A - Ink-jet head and production method therefor - Google Patents

Ink-jet head and production method therefor

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JP2003062999A
JP2003062999A JP2001255953A JP2001255953A JP2003062999A JP 2003062999 A JP2003062999 A JP 2003062999A JP 2001255953 A JP2001255953 A JP 2001255953A JP 2001255953 A JP2001255953 A JP 2001255953A JP 2003062999 A JP2003062999 A JP 2003062999A
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JP
Japan
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piezoelectric element
ink
jet head
epoxy adhesive
slicing
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JP2001255953A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobuhiro Kurosawa
信広 黒澤
Kenichi Hisagai
健一 久貝
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Koki Holdings Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Koki Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bonding method capable of achieving strength improvement and vapor proofing of a piezoelectric element, and repairing a piezoelectric element having a damage such as minute crack by a slicing process. SOLUTION: By coating a piezoelectric element with an epoxy adhesive having a low viscosity (dilution possible) and a low contraction coefficient, strength improvement and vapor proofing effects can be obtained. At the same time, damage caused at the time of a slicing process can be repaired so that the reliability of the piezoelectric element can be improved.

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に関し、更に詳
しくはオンデマンド型マルチノズルインクジェットヘッ
ドのインク噴射機構部品である多層構造を有する積層型
の圧電素子の加工方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet head used in an ink jet printer, and more particularly to a method for processing a laminated piezoelectric element having a multi-layer structure which is an ink jet mechanism component of an on-demand type multi-nozzle ink jet head.

【0002】[0002]

【従来の技術】圧電素子単体を被覆する方法に関し、特
開平5-160458号公報には積層圧電素子にシリコン樹脂を
表面コートすることにより銀のマイグレーションを防止
する方法が開示されている。また、特開平9-162452号公
報には圧電素子の表面にコーティング剤を数μm厚さに
塗布して耐湿性向上を図る方法が開示されている。更
に、特開平11-179905号公報には、圧電素子を利用した
インクジェットヘッドにおいて、圧電素子のボイドをエ
ポキシ樹脂等の含浸材料で埋める方法が開示されてい
る。これらはいずれも個々には有効な方法と考えられ
る。
2. Description of the Related Art Regarding a method for coating a single piezoelectric element, Japanese Patent Laid-Open No. 5-160458 discloses a method for preventing migration of silver by coating a surface of a laminated piezoelectric element with a silicone resin. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-162452 discloses a method of applying a coating agent to the surface of a piezoelectric element in a thickness of several μm to improve the moisture resistance. Further, Japanese Patent Laid-Open No. 11-179905 discloses a method of filling voids of a piezoelectric element with an impregnating material such as epoxy resin in an inkjet head using the piezoelectric element. All of these are considered to be effective methods individually.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来より、インクジェ
ットヘッドに搭載する圧電素子2のスライシング加工
は、図3に示すようなスライシング用砥石5を用いて行
っている。スライシング加工後は静電容量及び固有共振
振動数の検査測定を行い、インクジェットヘッドに搭載
される。しかし、スライシング加工後に行なわれる固有
共振振動数の測定において、規格値を外れる圧電素子2
が発生し、この圧電素子2をインクジェットヘッドに組
み込んだ場合、他の圧電素子に比べインクスピードの低
下が発生するという不具合が生じていた。このようにス
ライシング加工時の切削負荷により固有共振振動数規格
外となった圧電素子は廃棄せざるを得ない。
Conventionally, the slicing process of the piezoelectric element 2 mounted on the ink jet head is carried out by using a slicing grindstone 5 as shown in FIG. After the slicing process, the capacitance and the natural resonance frequency are inspected and measured and mounted on the inkjet head. However, in the measurement of the natural resonance frequency after the slicing process, the piezoelectric element 2 which is out of the standard value
When this piezoelectric element 2 is incorporated into an ink jet head, there is a problem that the ink speed is reduced compared to other piezoelectric elements. In this way, the piezoelectric element whose natural resonance frequency is out of specification due to the cutting load during slicing must be discarded.

【0004】また、正常とみなしていた圧電素子にも突
然内部放電が発生し、故障するという問題があった。更
に、正常な圧電素子も経時変化により内部電極から折損
に至ることがあることが分った。
Further, there has been a problem that a piezoelectric element, which is regarded as normal, suddenly causes an internal discharge and fails. Furthermore, it has been found that even a normal piezoelectric element may be broken from the internal electrode due to aging.

【0005】これらの不具合について、上述した従来の
技術(特開平5-160458号公報、特開平9-162452号公報、
特開平11-179905号公報)に適用することを考えると、
特開平5-160458号公報に記載の方法では、スライシング
処理した圧電素子に適用出来るか不明であり、コーティ
ング材がシリコン樹脂であるためコーティング材の強度
も不明瞭である。
Regarding these problems, the above-mentioned conventional techniques (Japanese Patent Laid-Open No. 5-160458, Japanese Patent Laid-Open No. 9-162452,
Considering application to JP-A-11-179905),
In the method described in Japanese Patent Laid-Open No. 5-160458, it is unclear whether the method can be applied to a piezoelectric element subjected to slicing treatment, and the strength of the coating material is unclear because the coating material is a silicone resin.

【0006】特開平9-162452号に記載の方法では、コー
ティング材厚さが数μmであり、圧電素子をスライシン
グ処理した後にコーティング処理する可能性がない分け
ではないが、一般的には圧電素子成形時に濡れ性の処理
としてコーティング処理をするようである。また、圧電
素子のコーティングの目的が濡れ性の処理であり、コー
ト層により積極的に強度向上を図るものでもない。特開
平11-179905号公報に記載の方法は、圧電素子のボイド
を封孔処理することにより、圧電素子部自体の補強にも
なることが記載されている。また、含浸材料を真空含浸
ないし真空加圧含浸して充填することができる利点はあ
る。しかし、スライシング加工後のクラックは厚さ2μ
m前後の内部電極層であり、これに対応できるものでは
ない。
In the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-162452, the coating material has a thickness of several μm, and there is no possibility of coating the piezoelectric element after slicing. It seems that a coating treatment is performed as a wettability treatment during molding. Further, the purpose of coating the piezoelectric element is a wettability treatment, and the strength of the coating layer is not positively improved. The method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-179905 describes that the piezoelectric element portion itself can be reinforced by sealing the voids of the piezoelectric element. Further, there is an advantage that the impregnating material can be filled by vacuum impregnation or vacuum pressure impregnation. However, the crack after slicing is 2μ thick
It is an internal electrode layer of about m and cannot cope with this.

【0007】そこで、本発明の課題は、スライシング加
工後の固有共振振動数を揃え、圧電素子の加工による不
良品を低減することにある。また、本発明の他の目的は
スライシング加工後の圧電素子の信頼性向上、強度向上
にある。
Therefore, an object of the present invention is to make the natural resonance frequencies after slicing uniform and reduce defective products due to machining of piezoelectric elements. Another object of the present invention is to improve reliability and strength of the piezoelectric element after slicing.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明においては、インク室と、該インク室に連通
したノズル孔と、前記インク室に圧力を発生させ、前記
ノズル孔よりインク液滴を吐出させるための圧電素子
と、該圧電素子を固定するための基板とを有するインク
ジェットヘッドにおいて、前記圧電素子をエポキシ系接
着剤で被覆することとした。好ましくは、エポキシ系接
着剤を10μm以下に被覆するとよい。
In order to solve the above problems, in the present invention, an ink chamber, a nozzle hole communicating with the ink chamber, a pressure is generated in the ink chamber, and the ink liquid is discharged from the nozzle hole. In an ink jet head having a piezoelectric element for ejecting drops and a substrate for fixing the piezoelectric element, the piezoelectric element is covered with an epoxy adhesive. It is preferable to coat the epoxy adhesive to 10 μm or less.

【0009】また、上記課題を解決するため、本発明の
インクジェットヘッドの製造方法においては、基板に固
定された単体圧電素子板を個々の圧電素子にスライシン
グする工程と、スライシングされた圧電素子にエポキシ
系接着剤を塗布する工程と、圧電素子に塗布された接着
剤を硬化処理する工程とを含む。その際、エポキシ系系
接着剤はディップコーティング可能な程度に低粘度の接
着剤であり、特定の有機溶剤(例えば、アセトン、メチ
ルエチルケトン)で希釈出来るものであるとよい。
In order to solve the above-mentioned problems, in the method of manufacturing an ink jet head of the present invention, a step of slicing a single piezoelectric element plate fixed to a substrate into individual piezoelectric elements and an epoxy on the sliced piezoelectric elements. The method includes a step of applying a system adhesive and a step of curing the adhesive applied to the piezoelectric element. At this time, the epoxy-based adhesive is a low-viscosity adhesive that can be dip-coated, and it is preferable that the epoxy-based adhesive can be diluted with a specific organic solvent (for example, acetone or methyl ethyl ketone).

【0010】本発明のように、スライシング加工後の圧
電素子にエポキシ系接着剤をコーティングすることによ
って、内部電極の浮遊片を固着し、スライシング時に発
生した内部電極内のマイクロクラックを接着剤で充填す
ることより、強度向上及び防湿を図ることが可能とな
る。
As in the present invention, by coating the piezoelectric element after slicing with an epoxy adhesive, the floating pieces of the internal electrodes are fixed, and the microcracks in the internal electrodes generated during slicing are filled with the adhesive. By doing so, it becomes possible to improve strength and prevent moisture.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を説
明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described below with reference to the drawings.

【0012】図3は本発明の一例となるスライシング加
工後の圧電素子の外観図である。
FIG. 3 is an external view of the piezoelectric element after the slicing process, which is an example of the present invention.

【0013】圧電素子2は基板1に接着固定されてお
り、更に圧電素子2には電気的導通をとるために導電性
接着剤(導電性のエポキシ系接着剤等)3が塗布されて
いる。
The piezoelectric element 2 is adhesively fixed to the substrate 1, and a conductive adhesive (conductive epoxy adhesive or the like) 3 is applied to the piezoelectric element 2 for electrical conduction.

【0014】ここで、本発明の圧電素子のコーティング
処理方法について説明する。
Now, the method of coating the piezoelectric element of the present invention will be described.

【0015】まず、スライシング加工時に異物が付着し
た圧電素子2を有機溶剤により超音波洗浄し、接着性の
向上を図る。
First, the piezoelectric element 2 to which foreign matter adheres during the slicing process is ultrasonically cleaned with an organic solvent to improve the adhesiveness.

【0016】洗浄後、図1に示すように、圧電素子2を
希釈可能もしくは低粘度で、低収縮率のエポキシ系接着
剤7の満ちた容器に圧電素子側を下向きにし、ディップ
する。本発明に用いる被覆用のエポキシ系接着剤はディ
ップコーティング可能な程度に低粘度の接着剤であり、
特定の有機溶剤(例えば、アセトン、メチルエチルケト
ン)で希釈出来るものである。なお、図1の代替法とし
て、図2に示すように低粘度のエポキシ系接着剤7をス
プレーノズル6にて圧電素子2に吹き付け、コーティン
グを行う方法を用いてもよい。いずれの方法において
も、エポキシ系接着剤7の塗布は10μm以下の膜厚と
するのがよい。
After cleaning, as shown in FIG. 1, the piezoelectric element 2 is dipped by diluting it or placing it in a container filled with an epoxy adhesive 7 having a low viscosity and a low shrinkage, with the piezoelectric element facing downward. The epoxy adhesive for coating used in the present invention is a low-viscosity adhesive that allows dip coating,
It can be diluted with a specific organic solvent (eg, acetone, methyl ethyl ketone). As an alternative to FIG. 1, a method of spraying a low-viscosity epoxy adhesive 7 on the piezoelectric element 2 with a spray nozzle 6 as shown in FIG. 2 and performing coating may be used. In either method, the epoxy adhesive 7 is preferably applied to a film thickness of 10 μm or less.

【0017】その後、自然乾燥もしくは熱硬化にてディ
ップした接着剤7を仮硬化させ、取り扱いを容易にす
る。
Thereafter, the adhesive 7 dipped by natural drying or heat curing is temporarily cured to facilitate handling.

【0018】仮硬化後、圧電素子先端(他の部品との接
着面)についた接着剤をワイピング材に有機溶剤を含ま
せ完全に拭き取る。
After the temporary curing, the adhesive attached to the tip of the piezoelectric element (adhesion surface to other parts) is wiped completely by adding an organic solvent to the wiping material.

【0019】拭き取り後、使用するエポキシ系接着剤7
の硬化条件に従い、自然乾燥及び熱硬化を行う。
Epoxy adhesive 7 to be used after wiping
Natural drying and heat curing are performed according to the curing conditions.

【0020】以上のコーティング処理を施すことによっ
て、圧電素子2の強度向上及び防湿効果が図れる。ま
た、同時にスライシング加工時の負荷により微小クラッ
クの発生した圧電素子の内部電極4の修復を図ることが
出来る。
By applying the above coating treatment, the strength of the piezoelectric element 2 can be improved and the moisture-proof effect can be achieved. At the same time, it is possible to repair the internal electrodes 4 of the piezoelectric element in which minute cracks have been generated due to the load during the slicing process.

【0021】[0021]

【発明の効果】本発明によれば、積層圧電素子のスライ
シング加工後にエポキシ系接着剤のコーティング処理を
行うことによって、加工時に発生する内部電極材の浮遊
片を固着することができるので、圧電素子の電極間のシ
ョート、放電による故障を防止でき、インクジェットヘ
ッドの長寿命化及びインク吐出スピードの安定を得るこ
とが出来る。
According to the present invention, the floating piece of the internal electrode material generated during the processing can be fixed by performing the coating processing with the epoxy adhesive after the slicing processing of the laminated piezoelectric element. It is possible to prevent a short circuit between the electrodes and a failure due to discharge, and thus to extend the life of the inkjet head and stabilize the ink ejection speed.

【0022】また、切削負荷により発生する微小クラッ
ク、あるいは圧電素子生成時の内部電極間のマイクロク
ラックをエポキシ系接着剤のコーティング処理を行うこ
とにより、圧電素子を修復することができ、個々の圧電
素子の部品不良の低減を図ることが可能となる。
Further, the piezoelectric element can be repaired by applying a coating treatment with an epoxy adhesive to the minute crack generated by the cutting load or the micro crack between the internal electrodes at the time of generating the piezoelectric element. It is possible to reduce defective parts of the element.

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

【図1】 本発明の一例となるコーティング処理の接着
作業状態を示す斜視図。
FIG. 1 is a perspective view showing a bonding operation state of a coating process as an example of the present invention.

【図2】 本発明の他の例となるコーティング処理の接
着作業状態を示す斜視図。
FIG. 2 is a perspective view showing a bonding operation state of a coating process as another example of the present invention.

【図3】 スライシング加工後の圧電素子の状態を示す
外観斜視図。
FIG. 3 is an external perspective view showing the state of the piezoelectric element after slicing.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1は基板、2は圧電素子、3は導電性接着剤、4は圧電
素子の内部電極、5はスライシング用砥石、6はスプレ
ーノズル、7はエポキシ系接着剤である。
Reference numeral 1 is a substrate, 2 is a piezoelectric element, 3 is a conductive adhesive, 4 is an internal electrode of the piezoelectric element, 5 is a grindstone for slicing, 6 is a spray nozzle, and 7 is an epoxy adhesive.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】インク室と、該インク室に連通したノズル
孔と、前記インク室に圧力を発生させ、前記ノズル孔よ
りインク液滴を吐出させるための圧電素子と、該圧電素
子を固定するための基板とを有するインクジェットヘッ
ドにおいて、 前記圧電素子をエポキシ系接着剤で被覆することを特徴
とするインクジェットヘッド。
1. An ink chamber, a nozzle hole communicating with the ink chamber, a piezoelectric element for generating pressure in the ink chamber to eject ink droplets from the nozzle hole, and the piezoelectric element is fixed. An ink jet head having a substrate for, wherein the piezoelectric element is coated with an epoxy adhesive.
【請求項2】前記エポキシ系接着剤は10μm以下に被
覆することを特徴とする請求項1記載のインクジェット
ヘッド。
2. The ink jet head according to claim 1, wherein the epoxy adhesive is coated to a thickness of 10 μm or less.
【請求項3】基板に固定された単体圧電素子板を個々の
圧電素子にスライシングする工程と、スライシングされ
た圧電素子にエポキシ系接着剤を塗布する工程と、圧電
素子に塗布された接着剤を硬化処理する工程とを含むイ
ンクジェットヘッドの製造方法。
3. A step of slicing a single piezoelectric element plate fixed to a substrate into individual piezoelectric elements, a step of applying an epoxy adhesive to the sliced piezoelectric elements, and an adhesive applied to the piezoelectric elements. A method of manufacturing an inkjet head, the method including a step of curing treatment.
【請求項4】前記エポキシ系接着剤がディップコーティ
ング可能な程度に低粘度の接着剤であることを特徴とす
る請求項3記載のインクジェットヘッドの製造方法。
4. The method of manufacturing an ink jet head according to claim 3, wherein the epoxy adhesive has a viscosity low enough to allow dip coating.
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