JP2006297952A - Manufacturing method for ink-jet head - Google Patents

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Yasuhiro Santo
康博 山東
Masaharu Sakai
雅治 酒井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method for an ink-jet head by which machining for a piezoelectric actuator is not required and a head can be miniaturized. <P>SOLUTION: The manufacturing method includes: a process, in which a laminated body is manufactured by alternately superposing a plurality of first unpolarized piezoelectric layers respectively provided with a plurality of individual electrodes corresponding to a plurality of ink chambers for storing ink and a plurality of unpolarized piezoelectric layers respectively provided with a common electrode almost all over the entire face; a process for forming a first external electrode conductive to a plurality of the individual electrodes on a plurality of the first piezoelectric layers; a process for forming a second external electrode conductive to a plurality of the common electrodes on a plurality of second piezoelectric layers; a process for manufacturing one piezoelectric flat plate by calcinating the laminated body; and a process for making a piezoelectric layer region, where the individual electrodes and the common electrode are overlapped, as an actuator part by polarizing it with application of a high voltage to the piezoelectric flat plate via the first/second external electrodes under high temperatures. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、画像情報に応じて飛翔させたインク滴を記録紙に付着させて画像を記録するインクジェットヘッドの作製方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing an ink jet head that records an image by attaching ink droplets that have been ejected according to image information to a recording sheet.

従来、インクジェット方式の記録装置において、電圧印加時の圧電部材の変形によりインク室内のインクを加圧して、ノズルからインク滴を飛翔させるタイプのインクジェットヘッドが知られている。このタイプのインクジェットヘッドには、ノズルプレートに大径ノズル列と小径ノズル列とが平行に形成されているものがある。この場合には、通常、各ノズル列のノズルに対応して各々独立した複数のインク室がそれぞれ連通して形成されるとともに、各インク室に対応して複数の圧電部材が基板上に設けられている。各圧電部材には、画像情報に応じて電圧を印加するための個別電極および共通電極が設けられており、これが電極間に駆動電圧が印加されると圧電部材が変形するようになっている。   2. Description of the Related Art Conventionally, in an ink jet recording apparatus, an ink jet head of a type in which ink droplets are ejected from nozzles by pressurizing ink in an ink chamber by deformation of a piezoelectric member when voltage is applied is known. In this type of inkjet head, there is a type in which a large-diameter nozzle row and a small-diameter nozzle row are formed in parallel on a nozzle plate. In this case, normally, a plurality of independent ink chambers corresponding to the nozzles of each nozzle row are formed in communication with each other, and a plurality of piezoelectric members are provided on the substrate corresponding to each ink chamber. ing. Each piezoelectric member is provided with an individual electrode and a common electrode for applying a voltage according to image information, and the piezoelectric member is deformed when a driving voltage is applied between the electrodes.

しかしながら、上記インクジェットヘッドでは、各ノズル列のインク室に対応する圧電部材を形成する場合、基板上にそれぞれ大きさが異なる大径ノズル列用および小径ノズル列用の2枚の圧電プレートを接着固定した後、ダイサー加工でセパレート溝を形成して各圧電部材を分割形成していたため、2種類の圧電プレートを用意しておく必要があるとともに、加工に手間と時間がかかり生産性が悪かった。   However, in the above inkjet head, when the piezoelectric member corresponding to the ink chamber of each nozzle array is formed, two piezoelectric plates for the large diameter nozzle array and the small diameter nozzle array having different sizes are bonded and fixed on the substrate. Thereafter, separate grooves were formed by dicer processing to form each piezoelectric member in a divided manner, so that it was necessary to prepare two types of piezoelectric plates, and it took time and labor for processing, resulting in poor productivity.

また、大径ノズル列に対応する各圧電部材の共通電極と、小径ノズル列に対応する各圧電部材の共通電極とを基板上において別々に引き出す必要があり、ヘッドサイズが大きくなる原因となっていた。さらに、圧電部材が複数の圧電層を積層してなる積層型圧電部材である場合には、駆動時の自己破壊(層間剥離)を防止するために、電圧印加時にも変形を生じない非活性領域を各圧電部材の長手方向両端部に設けておく必要があり、この非活性領域の存在によってもヘッドサイズが大きくなっていた。   In addition, it is necessary to separately draw out the common electrode of each piezoelectric member corresponding to the large diameter nozzle row and the common electrode of each piezoelectric member corresponding to the small diameter nozzle row on the substrate, which causes the head size to increase. It was. Furthermore, when the piezoelectric member is a laminated piezoelectric member formed by laminating a plurality of piezoelectric layers, an inactive region that does not deform even when a voltage is applied in order to prevent self-destruction (delamination) during driving. Must be provided at both ends in the longitudinal direction of each piezoelectric member, and the head size is increased due to the presence of the inactive region.

そこで、上記問題を解決するために本発明は、インクをそれぞれ収容する複数のインク室と、各インク室にそれぞれ対応して設けられ、電圧印加時の変形により上記インク室内のインクを加圧してノズルからインク滴を飛翔させる複数のアクチュエータ部とを備えたインクジェットヘッドの作製方法であって、
インクを収容する前記複数のインク室に対応させて複数の個別電極を形成してある未分極の第1圧電層と、ほぼ全面に共通電極を形成してある未分極の圧電層とを、交互に複数枚重ねて積層体を作製する工程と、
前記複数の第1圧電層上の前記複数の個別電極に導通した第1外部電極を形成する工程と、
前記複数の第2圧電層上の前記複数の共通電極に導通した第2外部電極を形成する工程と、
前記積層体を焼成して1枚の圧電平板を製造する工程と、
高温下で前記第1外部電極および前記第2外部電極を介して高電圧を前記圧電平板に印加することによって前記個別電極と前記共通電極とがオーバーラップしている圧電層領域を分極処理して前記アクチュエータ部とする工程と、
を含むことを特徴とするものである。
Therefore, in order to solve the above problem, the present invention is provided with a plurality of ink chambers each containing ink, and corresponding to each ink chamber, and pressurizing the ink in the ink chamber by deformation during voltage application. A method for producing an ink jet head comprising a plurality of actuator units for causing ink droplets to fly from nozzles,
An unpolarized first piezoelectric layer in which a plurality of individual electrodes are formed corresponding to the plurality of ink chambers containing ink, and an unpolarized piezoelectric layer in which a common electrode is formed on almost the entire surface are alternately arranged. A step of producing a laminate by stacking a plurality of sheets,
Forming a first external electrode connected to the plurality of individual electrodes on the plurality of first piezoelectric layers;
Forming a second external electrode connected to the plurality of common electrodes on the plurality of second piezoelectric layers;
Firing the laminate to produce one piezoelectric flat plate;
A high voltage is applied to the piezoelectric plate through the first external electrode and the second external electrode at a high temperature to polarize the piezoelectric layer region where the individual electrode and the common electrode overlap. A step of making the actuator part;
It is characterized by including.

本発明にかかるインクジェットヘッドの作製方法によれば、1枚の圧電平板を部分的に分極処理して形成された複数の活性部が各インク室をそれぞれ加圧するアクチュエータ部となっているので、各インク室にそれぞれ個別に対応するように複数の圧電部材をダイサー加工等で分割形成する必要がなく、製造工程を簡略化でき生産性が向上する。   According to the method for manufacturing an ink jet head according to the present invention, since a plurality of active portions formed by partially polarizing one piezoelectric flat plate are actuator portions that pressurize each ink chamber. It is not necessary to divide and form a plurality of piezoelectric members by dicer processing or the like so as to individually correspond to the ink chambers, so that the manufacturing process can be simplified and the productivity is improved.

また、複数の圧電層を積層してなる積層型圧電平板において、各インク室に対応するアクチュエータ部のみが分極処理された活性部であり、それ以外の領域はすべて分極されていない非活性領域であるため、非活性領域をそれほど大きくとらなくても駆動時の自己破壊を防止できる。これにより、各インク室ごとに分割されている圧電部材を用いる場合に比べてヘッドを小型化できる。   In the laminated piezoelectric flat plate formed by laminating a plurality of piezoelectric layers, only the actuator portion corresponding to each ink chamber is an active portion that is polarized, and the other regions are all inactive regions that are not polarized. Therefore, self-destruction during driving can be prevented without taking a large inactive region. Thereby, a head can be reduced in size compared with the case where the piezoelectric member divided | segmented for every ink chamber is used.

さらに、第2外部電極からすべてのアクチュエータ部の共通電極についての電気的接続をとることができるので、基板上に前記圧電平板が複数配置されている場合でも、前記複数の圧電平板の各共通電極をアースに接続するために前記基板上に形成される引き出し配線の占領スペースを節約でき、これによってもまたヘッドの小型化を図れる。   Furthermore, since the second external electrode can be electrically connected to the common electrode of all the actuator parts, each common electrode of the plurality of piezoelectric flat plates can be provided even when a plurality of the piezoelectric flat plates are arranged on the substrate. The space for occupying the lead-out wiring formed on the substrate for connecting to the ground can be saved, and this also makes it possible to reduce the size of the head.

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は、記録紙Pの通紙方向(矢印a方向)に沿ってイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色のインクにそれぞれ対応する4つのインクジェットヘッド10、12、14、16を配置した状態を示す。これらインクジェットヘッド10、12、14、16はそれぞれ通紙方向と直交する方向に延びて、記録紙Pの全幅をカバーする長さに形成されたライン型ヘッドである。各ヘッドの構成は同一であるため、イエロー用インクジェットヘッド10について以下に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows four inkjet heads corresponding respectively to yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) inks along the paper passing direction (arrow a direction). The state which has arrange | positioned 10, 12, 14, 16 is shown. These inkjet heads 10, 12, 14, and 16 are line-type heads that extend in a direction orthogonal to the paper passing direction and are formed to have a length that covers the entire width of the recording paper P. Since the configuration of each head is the same, the yellow inkjet head 10 will be described below.

インクジェットヘッド10の記録紙対向部には、図2に示すようなノズルプレート18が固定されている。ノズルプレート18には、数個の大径ノズル20(例えば内径32μm)を直線上に配列してなる大径ノズル列22がノズルプレート18の長手方向に沿って千鳥状に形成されている。また、ノズルプレート18には、数個の小径ノズル24(例えば内径23μm)を直線上に配列してなる小径ノズル列26がノズルプレート18の長手方向に沿う両側縁部近傍に各大径ノズル列22にそれぞれ対応して千鳥状に形成されている。   A nozzle plate 18 as shown in FIG. 2 is fixed to the recording paper facing portion of the inkjet head 10. In the nozzle plate 18, large-diameter nozzle rows 22 formed by arranging several large-diameter nozzles 20 (for example, an inner diameter of 32 μm) in a straight line are formed in a staggered pattern along the longitudinal direction of the nozzle plate 18. In addition, the nozzle plate 18 includes a small diameter nozzle row 26 in which several small diameter nozzles 24 (for example, an inner diameter of 23 μm) are arranged in a straight line, and each large diameter nozzle row in the vicinity of both side edges along the longitudinal direction of the nozzle plate 18. 22 are formed in a zigzag pattern corresponding to each.

図3に示すように、ノズルプレート18にはインク流路プレート28が接着固定されている。インク流路プレート28には、ノズルプレート18によって覆われた複数の溝状凹部が形成されている。これら凹部のうち、図示しないインクカートリッジからインクが流れ込むインク供給口30を起点に二方向に分岐して延びる溝状凹部がインク供給室32になっている。また、大径ノズル20にそれぞれ対応してインク供給室32の内側に形成された複数の細溝状凹部が大径用インク室34になっている。大径ノズル列22に対応する数個の大径用インク室34は互いに平行に配列されて大径用インク室列(第1のインク室列)36を形成している。各大径用インク室34は対応するインレット溝38を介してインク供給室32にそれぞれ連通するとともに、インレット溝38とは反対側の大径用インク室34の端部近傍において大径ノズル20にそれぞれ連通している。   As shown in FIG. 3, an ink flow path plate 28 is bonded and fixed to the nozzle plate 18. The ink flow path plate 28 is formed with a plurality of groove-shaped recesses covered with the nozzle plate 18. Of these recesses, a groove-like recess extending in two directions starting from an ink supply port 30 into which ink flows from an ink cartridge (not shown) is an ink supply chamber 32. In addition, a plurality of narrow groove-shaped recesses formed inside the ink supply chamber 32 corresponding to the large-diameter nozzles 20 are large-diameter ink chambers 34. Several large-diameter ink chambers 34 corresponding to the large-diameter nozzle row 22 are arranged in parallel to each other to form a large-diameter ink chamber row (first ink chamber row) 36. Each large-diameter ink chamber 34 communicates with the ink supply chamber 32 via a corresponding inlet groove 38, and is connected to the large-diameter nozzle 20 near the end of the large-diameter ink chamber 34 on the side opposite to the inlet groove 38. Each communicates.

さらに、小径ノズル24にそれぞれ対応してインク供給室32の外側に形成された複数の細溝状凹部が小径用インク室40になっている。小径ノズル列26に対応する数個の小径用インク室40は、上記大径用インク室列36の配列方向と平行に配列されて小径用インク室列(第2のインク室列)42を形成している。この小径インク室列42は、インク供給室32を挟んで大径インク室列36に隣接して設けられている。小径用インク室40の長さは大径用インク室34よりも短く形成されている。また、各小径用インク室40は、対応するインレット溝38を介してインク供給室32にそれぞれ連通するとともに、インレット溝38とは反対側の小径用インク室40の端部近傍において小径ノズル24にそれぞれ連通している。   In addition, a plurality of narrow groove-shaped recesses formed on the outside of the ink supply chamber 32 corresponding to the small diameter nozzles 24 are the small diameter ink chambers 40. Several small-diameter ink chambers 40 corresponding to the small-diameter nozzle row 26 are arranged in parallel with the arrangement direction of the large-diameter ink chamber row 36 to form a small-diameter ink chamber row (second ink chamber row) 42. is doing. The small-diameter ink chamber row 42 is provided adjacent to the large-diameter ink chamber row 36 with the ink supply chamber 32 interposed therebetween. The length of the small-diameter ink chamber 40 is shorter than that of the large-diameter ink chamber 34. Each small-diameter ink chamber 40 communicates with the ink supply chamber 32 via a corresponding inlet groove 38, and is connected to the small-diameter nozzle 24 near the end of the small-diameter ink chamber 40 on the side opposite to the inlet groove 38. Each communicates.

インク流路プレート28に裏面には、対向する一対の大径用および小径用インク室列36、42にそれぞれ対応して一枚物の圧電平板50が複数接着されている。各圧電平板50は、ホルダ52によって保持されたセラミック製基板54上に接着固定されている。図4に、圧電平板50が基板54上に配置された状態を示す。基板54の中央部には、基板54の長手方向に延びる溝56が形成されており、各圧電平板50はその溝56を挟んで両側に千鳥状に配置されている。   A plurality of single piezoelectric flat plates 50 are bonded to the back surface of the ink flow path plate 28 so as to correspond to a pair of opposing large-diameter and small-diameter ink chamber rows 36 and 42, respectively. Each piezoelectric flat plate 50 is bonded and fixed on a ceramic substrate 54 held by a holder 52. FIG. 4 shows a state where the piezoelectric flat plate 50 is arranged on the substrate 54. Grooves 56 extending in the longitudinal direction of the substrate 54 are formed at the center of the substrate 54, and the piezoelectric flat plates 50 are arranged in a staggered manner on both sides of the groove 56.

上記圧電平板50は複数の圧電層を積層してなる積層型圧電平板であり、図5に示すようにして製造される。まず、第1層目となる圧電材料(例えば、PZT)のグリーンシート60の表面に個別電極58a、58bをスパッタリングやめっき等により上記各インク室34、40に対応して予めパターン形成しておく。大径用インク室34に対応する個別電極58aはグリーンシート60の一方の縁部から延びる短冊状にそれぞれ形成され、小径用インク室40に対応する個別電極58bはグリーンシート60の他方の縁部から延びる短冊状にそれぞれ形成されている。各インク室34、40の長さの違いに対応して、個別電極58aは個別電極58bよりも長く形成されている。グリーンシート60のほぼ中央部には、電極が形成されていない領域62が残されている。   The piezoelectric flat plate 50 is a laminated piezoelectric flat plate formed by laminating a plurality of piezoelectric layers, and is manufactured as shown in FIG. First, individual electrodes 58a and 58b are formed in advance on the surface of a green sheet 60 of a piezoelectric material (for example, PZT) as a first layer, corresponding to the ink chambers 34 and 40, by sputtering or plating. . The individual electrodes 58 a corresponding to the large-diameter ink chamber 34 are respectively formed in strips extending from one edge of the green sheet 60, and the individual electrode 58 b corresponding to the small-diameter ink chamber 40 is the other edge of the green sheet 60. It is formed in a strip shape extending from each. Corresponding to the difference in length between the ink chambers 34 and 40, the individual electrode 58a is formed longer than the individual electrode 58b. A region 62 where no electrode is formed is left at the substantially central portion of the green sheet 60.

次に、第1層目のグリーンシート60の上に、同じ圧電材料からなる第2層目のグリーンシート64を積層する。このグリーンシート64の上面には、両端部近傍の帯状部分65を残してほぼ全面に共通電極66をスパッタリングやめっき等により予め形成しておく。その後、第1層目と同じグリーンシートを第2層目のグリーンシート64の上に第3層目として積層し、その上に第2層目と同じグリーンシートを第4層目として積層するという工程を繰り返してグリーンシートを所定枚数(例えば20層)積層した後、最後に電極が形成されていないグリーンシート68を積層し、上部から加圧して各層のグリーンシートを密着させる。   Next, a second green sheet 64 made of the same piezoelectric material is laminated on the first green sheet 60. On the upper surface of the green sheet 64, a common electrode 66 is formed in advance by sputtering, plating, or the like on almost the entire surface, leaving the band-like portion 65 near both ends. After that, the same green sheet as the first layer is laminated on the second green sheet 64 as the third layer, and the same green sheet as the second layer is laminated thereon as the fourth layer. After repeating a process and laminating | stacking a predetermined number (for example, 20 layers) of green sheets, the green sheet 68 in which the electrode is not formed is laminated | stacked finally, and the green sheet of each layer is closely_contact | adhered by pressing from the upper part.

その後、図6に示すように、各層の個別電極58bを導通させる外部電極70を例えば金めっき等によりそれぞれ形成する。他方の個別電極58aについても同様に外部電極(図示せず)を形成する。また、外部電極70を形成した側面と直交する両側面に露出するように設けられた各層の共通電極66を導通させる外部電極72(一方のみ図示)を例えば金めっき等により両側面にそれぞれに形成する。そして、この積層体を焼成することにより圧電平板50が出来上がる。   After that, as shown in FIG. 6, external electrodes 70 for conducting the individual electrodes 58b of the respective layers are formed by, for example, gold plating. Similarly, an external electrode (not shown) is formed for the other individual electrode 58a. In addition, external electrodes 72 (only one shown) are formed on both side surfaces by conducting gold plating or the like, for example, for conducting the common electrode 66 of each layer provided so as to be exposed on both side surfaces orthogonal to the side surface on which the external electrode 70 is formed. To do. And the piezoelectric flat plate 50 is completed by baking this laminated body.

続いて、高温下で個別電極58a、58bと共通電極66間に高電圧を印加して圧電平板50を部分的に分極処理する。これにより、図7に示すように、圧電平板50のうち個別電極58a、58bと共通電極66とがオーバーラップする領域がそれぞれ活性部となり、外部電極70、72を介して個別電極58a、58bと共通電極66間に駆動電圧を印加したときに変形を生じるアクチュエータ部74、76となる。一方、アクチュエータ部74と76の間は、共通電極66のみが存在する未分極状態の非活性部78となる。   Subsequently, a high voltage is applied between the individual electrodes 58 a and 58 b and the common electrode 66 at a high temperature to partially polarize the piezoelectric plate 50. As a result, as shown in FIG. 7, regions where the individual electrodes 58 a and 58 b and the common electrode 66 overlap each other in the piezoelectric flat plate 50 become active portions, and the individual electrodes 58 a and 58 b are connected via the external electrodes 70 and 72. Actuator portions 74 and 76 that are deformed when a drive voltage is applied between the common electrodes 66 are formed. On the other hand, between the actuator parts 74 and 76, it becomes the inactive part 78 of the unpolarized state in which only the common electrode 66 exists.

このように、積層された複数のグリーンシートが焼成されてなる各圧電層間には、各アクチュエータ部74、76に対応してそれぞれパターン形成された複数の個別電極58a、58bと、すべてのアクチュエータ部74、76に延びて形成され、かつ圧電平板50の側面に露出するように設けられた複数の共通電極66とが交互に配置されている。また、圧電平板50においては、各アクチュエータ部74が大径用インク室列36の各インク室34にそれぞれ対応して設けられ、各アクチュエータ部76が小径用インク室列42の各インク室40にそれぞれ対応して設けられている。なお、個別電極58a、58bの長さの違いに対応して、アクチュエータ部74の長さはアクチュエータ部76よりも長くなっている。   In this way, between each piezoelectric layer formed by firing a plurality of laminated green sheets, a plurality of individual electrodes 58a and 58b patterned corresponding to each actuator portion 74 and 76, and all actuator portions A plurality of common electrodes 66 that are formed so as to extend to 74 and 76 and are exposed on the side surfaces of the piezoelectric flat plate 50 are alternately arranged. In the piezoelectric flat plate 50, each actuator section 74 is provided corresponding to each ink chamber 34 of the large-diameter ink chamber row 36, and each actuator section 76 is provided in each ink chamber 40 of the small-diameter ink chamber row 42. Each is provided correspondingly. Note that the length of the actuator portion 74 is longer than that of the actuator portion 76 in accordance with the difference in length between the individual electrodes 58a and 58b.

図4に示すように、基板54上には各圧電平板50の外部電極72にそれぞれ導通する引き出し配線73がパターン形成されており、この引き出し配線73を介して各圧電平板50の共通電極66がアースに接続されている。一方、基板54の側面には、各圧電平板50の側面に形成した外部電極70にそれぞれ導通する引き出し配線71が形成されており、これら引き出し配線71に接続されるフレキシブル配線を介して各圧電平板50の個別電極58a、58bが駆動電圧印加用ドライバ(図示せず)にそれぞれ接続されている。   As shown in FIG. 4, lead wires 73 are formed on the substrate 54 so as to be electrically connected to the external electrodes 72 of the respective piezoelectric flat plates 50, and the common electrodes 66 of the respective piezoelectric flat plates 50 are connected via the lead wires 73. Connected to ground. On the other hand, on the side surface of the substrate 54, lead wires 71 are formed which are respectively connected to the external electrodes 70 formed on the side surfaces of the respective piezoelectric flat plates 50, and each piezoelectric flat plate is connected via a flexible wire connected to the lead wires 71. 50 individual electrodes 58a and 58b are connected to a drive voltage application driver (not shown).

上記構成からなるインクジェットヘッド10では、図示しないインクカートリッジからインク供給室32に供給されたインクが対応するインレット溝38を介して各大径用および小径用インク室34、40にそれぞれ収容されている。この状態で、画像情報に応じてドライバから圧電平板50の個別電極58a、58bと共通電極66間に駆動電圧が印加されると、各アクチュエータ部74、76が厚み方向に瞬時に変形して対応する各インク室34、40内のインクを加圧し、これにより大径ノズル20、小径ノズル24からそれぞれ大きさの異なるインク滴が飛翔する。これらインク滴が記録紙上に付着してそれぞれ大きさの異なるドットが形成され、これらドットの集合により画像が記録される。   In the inkjet head 10 configured as described above, ink supplied from an ink cartridge (not shown) to the ink supply chamber 32 is accommodated in each of the large-diameter and small-diameter ink chambers 34 and 40 via the corresponding inlet grooves 38. . In this state, when a driving voltage is applied between the individual electrodes 58a and 58b and the common electrode 66 of the piezoelectric flat plate 50 from the driver according to the image information, the actuator portions 74 and 76 are instantly deformed in the thickness direction. The ink in each of the ink chambers 34 and 40 is pressurized, whereby ink droplets having different sizes fly from the large diameter nozzle 20 and the small diameter nozzle 24. These ink droplets adhere to the recording paper to form dots of different sizes, and an image is recorded by a set of these dots.

上述したように本実施形態において作製されたインクジェットヘッド10では、1枚の圧電平板50を部分的に分極処理して形成された複数の活性部が各インク室34、40をそれぞれ加圧するアクチュエータ部74、76となっているので、各インク室34、40にそれぞれ対応するようにダイサー加工等によって圧電部材を分割形成する必要がなく、製造工程を簡略化でき生産性が向上する。また、1枚の圧電平板50で大径用および小径用インク室列36、42の各インク室34、40に対応するアクチュエータ部74、76を賄うことができるので、従来のように大径用および小径用インク室列のためにそれぞれ大きさが異なる2種類の圧電プレートを用意する必要がなく、部品の種類およびコストを削減できるとともに、組立時に2枚の圧電プレートの位置合わせが不要となり組み立てが容易になる。
なお、これらの効果は圧電平板50が積層型でなく単層のものであっても得られる。
As described above, in the ink jet head 10 manufactured in the present embodiment, an actuator unit in which a plurality of active units formed by partially polarizing one piezoelectric flat plate 50 pressurizes the ink chambers 34 and 40, respectively. 74 and 76, it is not necessary to divide and form the piezoelectric member by dicer processing or the like so as to correspond to the ink chambers 34 and 40, respectively, and the manufacturing process can be simplified and the productivity is improved. In addition, since one piezoelectric flat plate 50 can cover the actuator portions 74 and 76 corresponding to the ink chambers 34 and 40 of the large-diameter and small-diameter ink chamber rows 36 and 42, respectively, it can be used for a large diameter as in the past. In addition, there is no need to prepare two types of piezoelectric plates of different sizes for the small-diameter ink chamber row, so that the type and cost of parts can be reduced, and the positioning of the two piezoelectric plates is not required during assembly. Becomes easier.
These effects can be obtained even if the piezoelectric flat plate 50 is not a laminated type but a single layer.

また、複数の圧電層を積層してなる積層型圧電平板50においては、各インク室34、40に対応するアクチュエータ部74、76のみが分極処理された活性部であり、それ以外の領域はすべて分極されていない非活性領域であるため、大径用インク室列36に対応するアクチュエータ部74と小径用インク室列42に対応するアクチュエータ部76との間の非活性部78をそれほど大きくとらなくても駆動時の自己破壊(層間剥離)を防止できる。これにより、各インク室列36、42のインク室34、40ごとに分割された圧電部材を設ける場合に比べてヘッドを小型化できる。   Further, in the laminated piezoelectric flat plate 50 formed by laminating a plurality of piezoelectric layers, only the actuator portions 74 and 76 corresponding to the ink chambers 34 and 40 are the active portions that are polarized, and all other regions are the same. Since it is a non-polarized inactive region, the inactive portion 78 between the actuator portion 74 corresponding to the large diameter ink chamber row 36 and the actuator portion 76 corresponding to the small diameter ink chamber row 42 is not so large. However, self-destruction (delamination) during driving can be prevented. Thereby, the head can be reduced in size as compared with the case where the piezoelectric member divided for each ink chamber 34, 40 of each ink chamber row 36, 42 is provided.

さらに、積層型圧電平板50の各圧電層間に、各アクチュエータ部74、76に対応してそれぞれパターン形成された複数の個別電極58a、58bと、すべてのアクチュエータ部74、76に延びて形成され、かつ上記圧電平板50の側面に露出するように設けられた複数の共通電極66とを交互に配置してあるため、共通電極66が露出した側面に例えば金めっき等の外部電極72を設けることにより、外部電極72からすべてのアクチュエータ部74、76の共通電極66についての電気的接続をとることができる。これにより、大径用インク室列36に対応する各圧電部材と小径用インク室列42に対応する各圧電部材とから共通電極用の配線を基板上において別々に引き出していた場合に必要であったスペースを節約でき、これによってもまたヘッドの小型化を図れる。   Furthermore, it is formed between each piezoelectric layer of the laminated piezoelectric flat plate 50 so as to extend to each of the plurality of individual electrodes 58a, 58b and all the actuator portions 74, 76 corresponding to the actuator portions 74, 76, respectively. In addition, since the plurality of common electrodes 66 provided so as to be exposed on the side surface of the piezoelectric flat plate 50 are alternately arranged, by providing an external electrode 72 such as gold plating on the side surface where the common electrode 66 is exposed. The electrical connection of the common electrode 66 of all the actuator portions 74 and 76 can be established from the external electrode 72. This is necessary when the common electrode wiring is separately drawn on the substrate from each piezoelectric member corresponding to the large-diameter ink chamber row 36 and each piezoelectric member corresponding to the small-diameter ink chamber row 42. Space can be saved, and this also reduces the size of the head.

ところで、上記インクジェットヘッド10では、上記圧電平板50に代えて図8に示す圧電平板80を使用してもよい。この圧電平板80は、上記圧電平板50について共通電極66のみが存在する部分である非活性部に各共通電極66を分断する溝82をダイサー加工等で形成し、この溝82に導電性接着剤84を充填したものである。この圧電平板80を用いた場合には、溝82の存在によって大径用インク室列36側のアクチュエータ部74と小径用インク室列42側のアクチュエータ部76との間で互いの振動が影響し合って連動変位するのを抑えることができる。加えて、その溝82に充填された導電性接着剤84からすべてのアクチュエータ部74、76に延びる共通電極66の電気的接続をとることができ、上記圧電平板50の場合と同様にスペース節約によるヘッドの小型化が図れるとともに、接着剤84の接着力によって溝部82における圧電平板80の自己破壊(層間剥離)を防止することができる。この圧電平板80では、導電性接着剤84から各共通電極66の電気的接続をとることができるので、上記圧電平板50のように側面に金めっき等による外部電極72を設ける必要がない。   Incidentally, in the ink jet head 10, a piezoelectric flat plate 80 shown in FIG. 8 may be used instead of the piezoelectric flat plate 50. In the piezoelectric flat plate 80, grooves 82 for dividing each common electrode 66 are formed in a non-active portion where only the common electrode 66 exists in the piezoelectric flat plate 50 by dicer processing or the like, and a conductive adhesive is formed in the groove 82. 84. When this piezoelectric flat plate 80 is used, the presence of the groove 82 causes mutual vibration between the actuator portion 74 on the large diameter ink chamber row 36 side and the actuator portion 76 on the small diameter ink chamber row 42 side. In combination, it is possible to suppress the interlocking displacement. In addition, the common electrode 66 extending from the conductive adhesive 84 filled in the groove 82 to all the actuator portions 74 and 76 can be electrically connected, and space saving is achieved as in the case of the piezoelectric flat plate 50. The size of the head can be reduced, and self-destruction (delamination) of the piezoelectric flat plate 80 in the groove 82 can be prevented by the adhesive force of the adhesive 84. In the piezoelectric flat plate 80, since the common electrode 66 can be electrically connected from the conductive adhesive 84, it is not necessary to provide the external electrode 72 by gold plating or the like on the side surface unlike the piezoelectric flat plate 50.

以上に説明した上記インクジェットヘッド10では、ノズル20、24の径、インク室34、40の長さ、およびアクチュエータ部74、76の長さを異ならせて大小インク滴を吐出させるようにしてあるが、本発明はこれらノズル径、インク室長さおよびアクチュエータ部長さを同一に形成した場合にも適用できる。   In the inkjet head 10 described above, the diameters of the nozzles 20 and 24, the lengths of the ink chambers 34 and 40, and the lengths of the actuator portions 74 and 76 are made different to discharge large and small ink droplets. The present invention can also be applied to the case where the nozzle diameter, the ink chamber length, and the actuator portion length are formed to be the same.

また、上記インクジェットヘッド10はライン型ヘッドとして説明したが、本発明はキャリッジに取り付けられて記録紙に対してスキャンするタイプのインクジェットヘッドの作製にも適用できる。   The ink jet head 10 has been described as a line type head, but the present invention can also be applied to the production of an ink jet head that is attached to a carriage and scans a recording sheet.

記録紙の通紙方向に沿って4つのライン型インクジェットヘッドを配置した状態を示す斜視図。FIG. 3 is a perspective view showing a state in which four line-type ink jet heads are arranged along the sheet passing direction of recording paper. ライン型インクジェットヘッドのノズル面を示す平面図。The top view which shows the nozzle surface of a line type inkjet head. インクジェットヘッドの内部構成を示す一部切欠き斜視図。FIG. 2 is a partially cutaway perspective view showing the internal configuration of the inkjet head. 基板上に複数の圧電平板を配置した状態を示す部分斜視図。The partial perspective view which shows the state which has arrange | positioned the several piezoelectric flat plate on a board | substrate. 圧電平板の積層状態を説明するため斜視図。The perspective view for demonstrating the lamination | stacking state of a piezoelectric flat plate. 圧電平板の斜視図。The perspective view of a piezoelectric flat plate. 図6の圧電平板のVII−VII線断面図。FIG. 7 is a sectional view taken along line VII-VII of the piezoelectric flat plate of FIG. 6. 別の形態の圧電平板を示す斜視図。The perspective view which shows the piezoelectric flat plate of another form.

符号の説明Explanation of symbols

10…インクジェットヘッド
34…大径用インク室
36…大径用インク室列
40…小径用インク室
42…小径用インク室列
50…圧電平板
74,76…アクチュエータ部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Inkjet head 34 ... Large diameter ink chamber 36 ... Large diameter ink chamber row 40 ... Small diameter ink chamber 42 ... Small diameter ink chamber row 50 ... Piezoelectric flat plates 74, 76 ... Actuator section.

Claims (1)

インクをそれぞれ収容する複数のインク室と、各インク室にそれぞれ対応して設けられ、電圧印加時の変形により上記インク室内のインクを加圧してノズルからインク滴を飛翔させる複数のアクチュエータ部とを備えたインクジェットヘッドの作製方法であって、
インクを収容する前記複数のインク室に対応させて複数の個別電極を形成してある未分極の第1圧電層と、ほぼ全面に共通電極を形成してある未分極の圧電層とを、交互に複数枚重ねて積層体を作製する工程と、
前記複数の第1圧電層上の前記複数の個別電極に導通した第1外部電極を形成する工程と、
前記複数の第2圧電層上の前記複数の共通電極に導通した第2外部電極を形成する工程と、
前記積層体を焼成して1枚の圧電平板を製造する工程と、
高温下で前記第1外部電極および前記第2外部電極を介して高電圧を前記圧電平板に印加することによって前記個別電極と前記共通電極とがオーバーラップしている圧電層領域を分極処理して前記アクチュエータ部とする工程と、
を含むことを特徴とするインクジェットヘッドの作製方法。
A plurality of ink chambers that respectively store ink, and a plurality of actuator units that are provided corresponding to the respective ink chambers and pressurize the ink in the ink chamber by deformation when a voltage is applied to eject ink droplets from the nozzles. A method for producing an inkjet head comprising:
An unpolarized first piezoelectric layer in which a plurality of individual electrodes are formed corresponding to the plurality of ink chambers containing ink, and an unpolarized piezoelectric layer in which a common electrode is formed on almost the entire surface are alternately arranged. A step of producing a laminate by stacking a plurality of sheets,
Forming a first external electrode connected to the plurality of individual electrodes on the plurality of first piezoelectric layers;
Forming a second external electrode connected to the plurality of common electrodes on the plurality of second piezoelectric layers;
Firing the laminate to produce one piezoelectric flat plate;
A high voltage is applied to the piezoelectric plate through the first external electrode and the second external electrode at a high temperature to polarize the piezoelectric layer region where the individual electrode and the common electrode overlap. A step of making the actuator part;
A method for manufacturing an ink-jet head, comprising:
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