JP2010179587A - Method for manufacturing piezoelectric actuator device, and method for manufacturing liquid transferring apparatus - Google Patents
Method for manufacturing piezoelectric actuator device, and method for manufacturing liquid transferring apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010179587A JP2010179587A JP2009025766A JP2009025766A JP2010179587A JP 2010179587 A JP2010179587 A JP 2010179587A JP 2009025766 A JP2009025766 A JP 2009025766A JP 2009025766 A JP2009025766 A JP 2009025766A JP 2010179587 A JP2010179587 A JP 2010179587A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibration film
- piezoelectric layer
- sealing material
- hole
- flow path
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 72
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims description 29
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 claims description 55
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 33
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 15
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 claims description 12
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims description 10
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 10
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 claims description 7
- 229920005989 resin Polymers 0.000 abstract description 40
- 239000011347 resin Substances 0.000 abstract description 40
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 15
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 abstract description 7
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 abstract description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 9
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 6
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 5
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 5
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 5
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 3
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N dioxido(oxo)titanium;lead(2+) Chemical compound [Pb+2].[O-][Ti]([O-])=O NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 2
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 2
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N Nickel(2+) Chemical compound [Ni+2] VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002677 Pd–Sn Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical class [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021626 Tin(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L chromic acid Substances O[Cr](O)(=O)=O KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000001845 chromium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N furo[3,4-b]pyrazine-5,7-dione Chemical compound C1=CN=C2C(=O)OC(=O)C2=N1 AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910001453 nickel ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000002230 thermal chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
本発明は、圧電アクチュエータ装置の製造方法、及び、液体移送装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a piezoelectric actuator device and a method for manufacturing a liquid transfer device.
従来から、振動板と振動板に形成された圧電層とを有し、電界が作用したときの圧電層の変形(圧電歪)を利用して対象を駆動する圧電アクチュエータが知られている。特許文献1に記載のインクジェットヘッドにおいては、ステンレス材料などからなる振動板を駆動対象である圧力室を備えた流路ユニットに接合して、振動板の上面に流路ユニットの圧力室と対向する領域に圧電層を形成して、圧電アクチュエータを製造している。振動板は厚いと変形しにくく、厚い振動板を大きく変形させるには、圧電アクチュエータに高い電圧を付与しなければならないため、低電圧駆動の観点からは振動板はできる限り薄いことが好ましい。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a piezoelectric actuator that includes a diaphragm and a piezoelectric layer formed on the diaphragm, and drives an object using deformation (piezoelectric strain) of the piezoelectric layer when an electric field is applied. In the ink jet head described in Patent Document 1, a diaphragm made of a stainless material or the like is joined to a flow path unit having a pressure chamber to be driven, and the upper surface of the diaphragm is opposed to the pressure chamber of the flow path unit. A piezoelectric actuator is manufactured by forming a piezoelectric layer in the region. When the diaphragm is thick, it is difficult to deform, and in order to greatly deform the thick diaphragm, a high voltage must be applied to the piezoelectric actuator. Therefore, it is preferable that the diaphragm is as thin as possible from the viewpoint of low voltage driving.
しかしながら、特許文献1に記載のインクジェットヘッドにおける圧電アクチュエータの製造方法では、振動板単体をあらかじめプレスなどで形成して、この振動板を把持して持ち運んで駆動対象である流路ユニットに接合しており、持ち運びの都合上、薄い振動板を有する圧電アクチュエータを製造することは困難である。 However, in the method of manufacturing a piezoelectric actuator in an ink jet head described in Patent Document 1, a diaphragm alone is formed in advance by a press or the like, and the diaphragm is gripped and carried and joined to a flow path unit that is a drive target. Therefore, it is difficult to manufacture a piezoelectric actuator having a thin diaphragm for convenience of carrying.
そこで、本発明の目的は、薄く変形しやすい振動膜を有する圧電アクチュエータ装置の製造方法及び液体移送装置の製造方法を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a piezoelectric actuator device having a thin and easily deformable vibration film and a method for manufacturing a liquid transfer device.
本発明の圧電アクチュエータ装置の製造方法は、基材に孔を形成する孔形成工程と、前記孔を封止材で封止する封止工程と、前記封止材の表面に振動膜を成膜する振動膜形成工程と、前記封止材の表面に形成された前記振動膜上に圧電層を形成する圧電層形成工程と、前記封止材を除去する除去工程と、を備えている。 The method for manufacturing a piezoelectric actuator device of the present invention includes a hole forming step of forming a hole in a base material, a sealing step of sealing the hole with a sealing material, and a vibration film formed on the surface of the sealing material A vibration film forming step, a piezoelectric layer forming step of forming a piezoelectric layer on the vibration film formed on the surface of the sealing material, and a removing step of removing the sealing material.
本発明の圧電アクチュエータ装置の製造方法によると、基材の孔を封止して成膜することで、孔と重なる領域に薄い振動膜を形成することができる。また、この振動膜は基材とともに容易に持ち運ぶことができる。 According to the method for manufacturing a piezoelectric actuator device of the present invention, a thin vibration film can be formed in a region overlapping the hole by sealing the hole of the base material and forming the film. In addition, the vibrating membrane can be easily carried along with the base material.
また、前記封止工程においては、前記孔内に前記封止材を配置して前記孔を封止し、前記振動膜形成工程においては、前記封止材で封止された前記開口を覆うように前記基材の表面と前記封止材の表面とに跨って前記振動膜を成膜することが好ましい。これによると、孔の厚さ方向の任意の位置に薄い振動膜を形成することができる。この振動膜は、基材の表面から離れた孔の内部に形成されるため、保護しやすい。 Further, in the sealing step, the sealing material is arranged in the hole to seal the hole, and in the vibration film forming step, the opening sealed with the sealing material is covered. Preferably, the vibration film is formed across the surface of the base material and the surface of the sealing material. According to this, a thin vibration film can be formed at an arbitrary position in the thickness direction of the hole. Since this vibration film is formed inside the hole apart from the surface of the substrate, it is easy to protect.
さらに、前記封止工程においては、前記孔内に前記封止材を配置して少なくとも前記孔の一方の開口を封止していることが好ましい。これによると、基材の開口を封止材で封止することで、この開口を覆うように基材の一表面に薄い振動膜を形成することができる。また、振動膜は、基材の表面と封止材の表面とに跨って平坦に形成されているため強度が高い。 Furthermore, in the sealing step, it is preferable that the sealing material is disposed in the hole to seal at least one opening of the hole. According to this, by sealing the opening of the substrate with the sealing material, a thin vibration film can be formed on one surface of the substrate so as to cover the opening. In addition, the vibration film has a high strength because it is formed flat across the surface of the base material and the surface of the sealing material.
また、前記孔形成工程においては、前記基材に貫通孔を形成し、前記封止工程においては、前記基材の一方の面に前記封止材を当接させて、前記貫通孔の一方の開口を前記封止材で封止し、前記振動膜形成工程においては、前記貫通孔の内壁と前記貫通孔から露出した前記封止材の表面とに跨って前記振動膜を成膜してもよい。これによると、基材の一方の表面に封止材を当接させて開口を封止するだけで、貫通孔の内壁と貫通孔と重なる領域とに跨った薄い振動膜を容易に形成することができる。 Further, in the hole forming step, a through hole is formed in the base material, and in the sealing step, the sealing material is brought into contact with one surface of the base material, and one of the through holes is formed. The opening is sealed with the sealing material, and in the vibration film forming step, the vibration film may be formed across the inner wall of the through hole and the surface of the sealing material exposed from the through hole. Good. According to this, it is possible to easily form a thin vibration film straddling the inner wall of the through hole and the region overlapping with the through hole only by bringing the sealing material into contact with one surface of the base material and sealing the opening. Can do.
また、前記除去工程においては、前記封止材が熱分解または融解する所定温度よりも高い温度で前記封止材を加熱して、前記封止材を除去することが好ましい。これによると、封止材を熱分解または融解して除去することができる。 In the removing step, it is preferable to remove the sealing material by heating the sealing material at a temperature higher than a predetermined temperature at which the sealing material is thermally decomposed or melted. According to this, the sealing material can be removed by thermal decomposition or melting.
さらに、前記圧電層形成工程においては、エアロゾルデポジション法またはゾルゲル法により前記圧電層を形成し、前記圧電層形成工程の後に、前記所定温度よりも高い温度で前記圧電層を加熱する加熱工程をさらに備えており、前記加熱工程は、前記除去工程を兼ねていることが好ましい。これによると、加熱工程と除去工程が同時に行われるため、製造工程を簡略化することができる。 Further, in the piezoelectric layer forming step, a heating step of forming the piezoelectric layer by an aerosol deposition method or a sol-gel method, and heating the piezoelectric layer at a temperature higher than the predetermined temperature after the piezoelectric layer forming step. Furthermore, it is preferable that the heating step also serves as the removing step. According to this, since a heating process and a removal process are performed simultaneously, a manufacturing process can be simplified.
本発明の液体移送装置の製造方法は、圧力室を含む液体流路が形成された流路ユニットと、前記流路ユニットの一表面に少なくとも前記圧力室を覆うように配置された振動膜及び前記振動膜の前記圧力室と反対側に配置された圧電層を含んだ圧電アクチュエータと、を備えた液体移送装置の製造方法であって、前記流路ユニットの少なくとも一部を構成する第1流路構造体に形成された開口を有する前記圧力室内に封止材を配置して前記開口を封止する封止工程と、前記封止材で封止された前記開口を覆うように前記第1流路構造体の表面と前記封止材の表面とに跨って前記振動膜を成膜する振動膜形成工程と、前記振動膜の前記圧力室と反対側の面に前記圧電層を形成する圧電層形成工程と、前記圧力室内に配置された前記封止材を除去する除去工程と、を備えている。 The method for manufacturing a liquid transfer device of the present invention includes a flow path unit in which a liquid flow path including a pressure chamber is formed, a vibration film disposed on one surface of the flow path unit so as to cover at least the pressure chamber, A liquid transfer device manufacturing method comprising: a piezoelectric actuator including a piezoelectric layer disposed on the opposite side of the vibration membrane from the pressure chamber, wherein the first flow path forms at least a part of the flow path unit. A sealing step of sealing the opening by disposing a sealing material in the pressure chamber having an opening formed in the structure; and the first flow so as to cover the opening sealed by the sealing material. A vibration film forming step of forming the vibration film across the surface of the path structure and the surface of the sealing material; and a piezoelectric layer forming the piezoelectric layer on a surface of the vibration film opposite to the pressure chamber Forming step and removing the sealing material arranged in the pressure chamber It includes a removing step.
本発明の液体移送装置の製造方法によると、第1流路構造体の圧力室の開口を圧力室内に封止材を配置して封止することで、開口した圧力室を覆うように第1流路構造体の一表面に薄い振動膜を形成することができる。 According to the method for manufacturing a liquid transfer device of the present invention, the first pressure channel chamber is sealed by disposing a sealing material in the pressure chamber so as to cover the pressure chamber. A thin vibration film can be formed on one surface of the flow channel structure.
一方、別の観点では、本発明の液体移送装置の製造方法によると、圧力室を含む液体流路が形成された流路ユニットと、前記流路ユニットの一表面に少なくとも前記圧力室を覆うように配置された振動膜、前記振動膜を保持する基板及び前記振動膜の前記圧力室と反対側に配置された圧電層を含んだ圧電アクチュエータと、を備えた液体移送装置の製造方法であって、前記基板に貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、前記貫通孔の一方の面に封止材を当接させて、前記貫通孔の一方の開口を封止材で封止する封止工程と、前記貫通孔から露出した前記封止部材の表面と前記貫通孔の内壁とに跨って前記振動膜を成膜する振動膜形成工程と、前記封止部材上に形成された前記振動膜上に前記圧電層を形成する圧電層形成工程と、前記貫通孔を封止する前記封止部材を除去する除去工程と、前記流路ユニットの前記一表面と前記振動膜の前記圧電層が形成された面と反対側の面を対向させて、前記振動膜が前記流路ユニットの少なくとも一部を構成する第1流路構造体に形成された前記圧力室を覆うように、前記基板と前記第1流路構造体を接合する第1接合工程と、を備えている。 On the other hand, in another aspect, according to the method for manufacturing a liquid transfer device of the present invention, a flow path unit in which a liquid flow path including a pressure chamber is formed, and at least one surface of the flow path unit covers the pressure chamber. And a piezoelectric actuator including a piezoelectric layer disposed on the opposite side of the vibration membrane from the pressure chamber. A through-hole forming step of forming a through-hole in the substrate, and a sealing step of sealing one opening of the through-hole with a sealing material by bringing a sealing material into contact with one surface of the through-hole A vibration film forming step of forming the vibration film across the surface of the sealing member exposed from the through hole and the inner wall of the through hole; and on the vibration film formed on the sealing member Forming the piezoelectric layer on the substrate and sealing the through hole. A removing step of removing the sealing member, and the vibrating membrane is disposed in the flow path by making the one surface of the flow path unit and the surface of the vibrating film opposite to the surface on which the piezoelectric layer is formed face each other. A first joining step for joining the substrate and the first flow path structure so as to cover the pressure chamber formed in the first flow path structure constituting at least a part of the unit.
本発明の液体移送装置の製造方法によると、薄い振動膜を形成することができる。また、この振動膜は基板の貫通孔の内壁まで形成されて、基板に保持されているため、基板とともに容易に持ち運ぶことができる。 According to the method for manufacturing a liquid transfer device of the present invention, a thin vibration film can be formed. Further, since the vibration film is formed up to the inner wall of the through hole of the substrate and is held by the substrate, it can be easily carried with the substrate.
また、前記除去工程においては、前記封止材が熱分解または融解する所定温度よりも高い温度で前記封止材を加熱して、前記封止材を除去することが好ましい。これによると、封止材を熱分解または融解して圧力室内から除去することができる。 In the removing step, it is preferable to remove the sealing material by heating the sealing material at a temperature higher than a predetermined temperature at which the sealing material is thermally decomposed or melted. According to this, the sealing material can be thermally decomposed or melted and removed from the pressure chamber.
さらに、前記圧電層形成工程においては、エアロゾルデポジション法またはゾルゲル法により前記圧電層を形成し、前記圧電層形成工程の後に、前記所定温度よりも高い温度で前記圧電層を加熱する加熱工程をさらに備えており、前記加熱工程は、前記除去工程を兼ねていることが好ましい。これによると、加熱工程と除去工程が同時に行われるため、製造工程を簡略化することができる。 Further, in the piezoelectric layer forming step, a heating step of forming the piezoelectric layer by an aerosol deposition method or a sol-gel method, and heating the piezoelectric layer at a temperature higher than the predetermined temperature after the piezoelectric layer forming step. Furthermore, it is preferable that the heating step also serves as the removing step. According to this, since a heating process and a removal process are performed simultaneously, a manufacturing process can be simplified.
また、前記流路ユニットは、前記第1流路構造体と前記第1流路構造体と接合される第2流路構造体を含むものであり、前記圧電層形成工程においては、エアロゾルデポジション法により前記圧電層を形成し、前記圧電層形成工程の後に、前記第1流路構造体の前記振動膜と反対側の面に前記第2流路構造体を接合する第2接合工程をさらに備えていてもよい。これによると、圧電層形成工程において振動膜に噴きつけられたものの、振動膜に堆積しなかった圧電材料の粒子が第2流路構造体に形成された液体流路内に侵入するおそれがなく、仮に、液体流路内に粒子が侵入したときに行うような洗浄工程などの液体流路内の粒子を除去する工程が不要となる。 The flow path unit includes a first flow path structure and a second flow path structure joined to the first flow path structure. In the piezoelectric layer forming step, aerosol deposition is performed. Forming a piezoelectric layer by a method, and after the piezoelectric layer forming step, further comprising a second bonding step of bonding the second flow channel structure to a surface of the first flow channel structure opposite to the vibration film. You may have. According to this, there is no possibility that particles of the piezoelectric material that were sprayed on the vibration film in the piezoelectric layer forming step but did not deposit on the vibration film enter the liquid flow path formed in the second flow path structure. However, a step of removing particles in the liquid flow path, such as a cleaning process that is performed when particles enter the liquid flow path, becomes unnecessary.
基材の孔を封止して成膜することで、基材の孔と重なる領域に薄い振動膜を形成することができる。この振動膜は基材とともに容易に持ち運ぶことができる。 By sealing the hole of the base material and forming the film, a thin vibration film can be formed in a region overlapping the hole of the base material. This vibrating membrane can be easily carried with the substrate.
<第1実施形態>
次に、本発明の好適な第1実施形態について説明する。本実施形態は、インク流路内においてインクをノズルまで移送しつつ、ノズルからインクを吐出する液体移送装置としてのインクジェットヘッドに本発明を適用した一例である。
<First Embodiment>
Next, a preferred first embodiment of the present invention will be described. The present embodiment is an example in which the present invention is applied to an inkjet head as a liquid transfer device that discharges ink from a nozzle while transferring ink to the nozzle in an ink flow path.
まず、このインクジェットヘッドを有するインクジェットプリンタについて説明する。図1は、本実施形態に係るインクジェットプリンタの概略構成図である。図1に示すように、インクジェットプリンタ100は、図1の左右方向(走査方向)に往復移動可能なキャリッジ2と、このキャリッジ2の下面に設けられ、記録用紙Pに対してインクを吐出するシリアル型のインクジェットヘッド1と、記録用紙Pを図1の前方へ搬送する搬送ローラ3などを有している。
First, an ink jet printer having this ink jet head will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an ink jet printer according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, an
インクジェットプリンタ100は、キャリッジ2とともにインクジェットヘッド1を走査方向に往復移動させながら、インクジェットヘッド1のノズル20(図2〜図4参照)から記録用紙Pへインクを吐出させて、記録用紙Pに所定の画像や文字などを記録するとともに、画像などが記録された記録用紙Pを搬送ローラ3により前方へ排出する。
The
次に、インクジェットヘッド1について説明する。図2は、インクジェットヘッドの平面図である。図3は、図2の部分拡大図である。図4は、図3のA―A線断面図である。図2〜図4に示すように、インクジェットヘッド1は、多数のノズル20や圧力室14を含むインク流路が形成された流路ユニット4と、この流路ユニット4の上面に配置され、圧力室14内のインクに圧力を付与する圧電アクチュエータ5とを有している。
Next, the inkjet head 1 will be described. FIG. 2 is a plan view of the inkjet head. FIG. 3 is a partially enlarged view of FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. As shown in FIGS. 2 to 4, the inkjet head 1 is disposed on the upper surface of the
まず、流路ユニット4について説明する。流路ユニット4は、上層から順にキャビティプレート41、ベースプレート42、アパーチャプレート43、2枚のマニホールドプレート44,45、ダンパープレート46、カバープレート47、及び、ノズルプレート48の、平面視で同じ外形を有する計8枚のプレート41〜48が積層状態で接合されている。
First, the
8枚のプレート41〜48のうち、最下層のノズルプレート48は、ポリイミドなどの合成樹脂材料で形成され、残り7枚のプレート41〜47は、それぞれ、ステンレス板などの金属プレートとなっている。7枚のプレート41〜47の各プレート間は、接着剤や金属拡散などにより互いに接合されている。また、プレート47,48間は、接着剤により互いに接合されている。
Of the eight
8枚のプレート41〜48のうち、最上層に位置するキャビティプレート41には、複数の圧力室14が厚み方向に貫通して形成されている。各圧力室14は、走査方向を長手方向とする略楕円状の平面形状を有し、その上側に後述する振動膜31と下側にベースプレート42とが積層されたときに、圧力室14が形成される。複数の圧力室14は、紙送り方向(図2の上下方向)に2列に配列されている。
Among the eight
ベースプレート42には、圧力室14の長手方向の両端部にそれぞれ連通する貫通孔15,16が形成されている。アパーチャプレート43には、ベースプレート42の貫通孔15に連通するとともに圧力室14の長手方向に沿って延び、平面視で後述するマニホールド流路17と重なる位置にハーフエッチングにより形成された絞り流路52と、貫通孔16に連通する貫通孔58が形成されている。
The
2枚のマニホールドプレート44,45には、紙送り方向に延在し、それぞれマニホールド流路17の一部をなすマニホールド形成孔17a,17bが、圧力室14の列に対応して形成されている。そして、これら2つのマニホールド形成孔17a,17bが上下に重なった状態で、アパーチャプレート43とダンパープレート46によって上下両側から塞がれることにより、マニホールド流路17が紙送り方向に2列形成されている。
In the two
これら2列のマニホールド流路17は、平面視で、2列に配列された圧力室14のマニホールド形成孔17a,17b側の部分と重なるように、紙送り方向に延びている。これら2列のマニホールド流路17は、後述する振動膜31に形成されたインク供給口18に連通しており、図示しないインクタンクからインク供給口18を介してマニホールド流路17へインクが供給される。マニホールド流路17に供給されたインクは、複数の圧力室14へ供給される。つまり、マニホールド流路17は、複数の圧力室14にインクを共通に供給する共通インク室となっている。さらに、2枚のマニホールドプレート44,45には、アパーチャプレート43の貫通孔58に連なる貫通孔59,60がそれぞれ形成されている。
These two rows of
ダンパープレート46の下面の、平面視でマニホールド流路17とそれぞれ重なる位置には、ハーフエッチングにより凹部61が形成されている。つまり、ダンパープレート46は、凹部61が形成された部分において厚みが局所的に薄くなっており、この薄肉部分が、マニホールド流路17内のインクの圧力変動を減衰させるダンパー部として働く。また、ダンパープレート46には、マニホールドプレート45の貫通孔60に連なる貫通孔62が形成されている。カバープレート47には、ダンパープレート46の貫通孔62に連通する貫通孔63が形成されている。
A
8枚のプレート41〜48のうち、最下層に位置するノズルプレート48には、カバープレート47の貫通孔63に連通するノズル20が形成されている。図2に示すように、複数のノズル20は、紙送り方向に2列配列された複数の圧力室14のマニホールド流路17と反対側の端部とそれぞれ重なるように配置されて、紙送り方向に2列のノズル列を構成している。
Of the eight
以上説明した8枚のプレート41〜48が積層した状態で接合されることにより、流路ユニット4内に、後述する振動膜31に形成されるインク供給口18に連通するマニホールド流路17から分岐して圧力室14を経由してノズル20に至るインク流路が形成されている。
The eight
次に、圧電アクチュエータ5について説明する。図4に示すように、圧電アクチュエータ5は、振動膜31、圧電層32及び複数の個別電極33を有している。
Next, the
振動膜31は、流路ユニット4を構成する8枚のプレート41〜48と同様の外形であり、ニッケルから形成された薄い金属膜となっている。この振動膜31は、キャビティプレート41の上面に配置されており、図示しない位置で接地されグランド電位に保持されている。また、振動膜31の紙送り方向一端(図2の下方)には、図示しないインクタンクからインクが供給され、マニホールド流路17に連通したインク供給口18が形成されている。
The
圧電層32は、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との混晶であるチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電材料を含む層であり、振動膜31の上面(圧力室14と反対側)に、複数の圧力室14にまたがって連続的に配置されている。また、圧電層32は、予めその厚み方向に分極されている。
The
複数の個別電極33は、圧力室14より一回り小さい略楕円形の平面形状を有し、圧電層32の上面であって、平面視で複数の圧力室14の略中央部と重なる位置に配置されている。個別電極33は、白金、パラジウム、金、銀などの導電性材料からなる。個別電極33の長手方向に関するノズル20と反対側の端部は、走査方向に圧力室14と対向しない部分まで延びており、その先端部が、図示しないFPCに接続される接続端子となっている。個別電極33には、図示しないドライバICによりFPCを介して駆動電位が付与される。
The plurality of
ここで、圧電アクチュエータ5のインク吐出時における作用について説明する。あるノズル20からインクを吐出させる場合には、このノズル20に連通する圧力室14に対応する個別電極33に、ドライバICから駆動電位が付与される。すると、駆動電位が付与された個別電極33とグランド電位に保持されている振動膜31との間に電位差が生じ、両者に挟まれた圧電層32に厚み方向に平行な電界が発生する。この電界の方向は、圧電層32の分極方向と一致するので、厚み方向に分極された圧電層32は、電界の方向と直交する水平方向に収縮する(圧電横効果)。これによって、振動膜31の圧力室14と対向する部分が圧力室14側に凸となるように変形する(ユニモルフ変形)。このとき、圧力室14の容積が減少することになり、その内部のインクの圧力が上昇し、圧力室14に連通するノズル20からインクが吐出される。
Here, the operation of the
次に、インクジェットヘッド1の製造方法について説明する。図5は第1実施形態におけるインクジェットヘッドの製造工程を示す工程図である。 Next, a method for manufacturing the inkjet head 1 will be described. FIG. 5 is a process diagram showing the manufacturing process of the ink jet head in the first embodiment.
まず、図5(a)に示すように、流路ユニット4の一部を構成するキャビティプレート41(基材:第1流路構造体)にエッチングにより厚み方向に貫通した圧力室14を形成する(孔形成工程:圧力室形成工程)。そして、図5(b)に示すように、キャビティプレート41を台81上に接着剤などで仮固定して、圧力室14内にABS樹脂などの樹脂82(封止材)を充填し、圧力室14の開口を封止する(封止工程)。この封止方法としては、インサート成形、アウトサート成型、ディッピング成型、塗装などが挙げられる。その後、図5(c)に示すように、圧力室14の開口からはみ出した余剰樹脂、及び、キャビティプレート41の表面に付着した余剰樹脂を研磨により除去して、キャビティプレート41の表面と余剰樹脂の除去された樹脂83の表面とに跨った平面を形成する(研磨工程)。
First, as shown in FIG. 5A, the
続いて、図5(d)に示すように、キャビティプレート41を台81から取り外して、樹脂83が充填された圧力室14を覆うようにキャビティプレート41の表面と樹脂83の表面とに跨って、薄い振動膜31を形成する(振動膜形成工程)。この振動膜31の形成方法としては、まず、キャビティプレート41の表面と樹脂83の表面とに跨る平面上に付着した油脂や汚れを除去した後(脱脂)、クロム酸などでこの平面上を化学的に粗面化して、残ったクロム化合物を塩酸などで除去する(エッチング)。
Subsequently, as shown in FIG. 5 (d), the
そして、粗面化した平面上に触媒金属(例えば、Pd−Sn錯体)を吸着させて(キャタリスト)、スズ塩を溶解させ、酸化還元反応により金属パラジウムを生成し(アクセレーター)、めっき液中の還元剤が触媒活性なパラジウム表面で酸化されるときに放出される電子によって、ニッケルイオンを還元し、キャビティプレート41の表面及び樹脂83の表面に跨った平面上にニッケルめっきからなる振動膜31を形成する。なお、キャビティプレート41と樹脂83は材料が異なるため、キャビティプレート41の表面及び樹脂83の表面で振動膜31の膜厚が多少異なるかもしれないが、各振動膜31の変形量を均一にするには、圧力室14を覆った樹脂83の表面さえ均一な膜厚であればよい。
Then, a catalytic metal (for example, Pd—Sn complex) is adsorbed on the roughened plane (catalyst), a tin salt is dissolved, and metal palladium is generated by an oxidation-reduction reaction (accelerator), and a plating solution A vibrating membrane made of nickel plating on a plane straddling the surface of the
このように、圧力室14内に樹脂83を充填しているため、樹脂83を振動膜31を形成するための土台として、キャビティプレート41の表面と樹脂83の表面とに跨った平面を形成し、圧力室14を覆うように薄い振動膜31を形成することができる。つまり、本実施形態におけるキャビティプレート41の圧力室14を覆うような領域、すなわち形成したい所望の領域に振動膜31を直接形成でき、振動膜31単体のハンドリングをする必要がないため、ハンドリング可能な厚みなど考慮せずに所望の薄い振動膜31を形成することができる。振動膜31は薄いと変形しやすく、圧力室14の変形量が大きくなるため、圧力室14内のインクに高い圧力を付与することができ、ドライバICから印加する駆動電圧を低電圧にすることができる。また、この薄い振動膜31は、キャビティプレート41に保持されているため、キャビティプレート41とともに容易に持ち運ぶことができる。
Thus, since the
なお、他に振動膜31の形成方法としては、キャビティプレート41の表面と樹脂83の表面とに跨って、蒸発させたニッケルを蒸着させて振動膜31を形成する蒸着方法が挙げられる。
As another method for forming the
例えば、この蒸着方法としては、熱によって化学反応を活性化させて振動膜31を成膜する熱CVDや、プラズマによって化学反応を活性化させて振動膜31を成膜するプラズマCVDなどの化学蒸着法(CVD)が挙げられる。
For example, as this vapor deposition method, chemical vapor deposition such as thermal CVD in which a chemical reaction is activated by heat to form the vibrating
また、高電圧をかけてイオン化させた希ガス元素や窒素をターゲットとなるニッケルに衝突させて、ターゲット表面の原子をはじき飛ばして、キャビティプレート41の表面と樹脂83の表面とに跨って蒸着させて振動膜31を形成するスパッタリングや、高真空中において、原料となるニッケルを蒸発させて、キャビティプレート41の表面と樹脂83の表面とに跨った平面上に照射して、この蒸発したニッケルを堆積させて振動膜31を形成する分子線エピタキシー法(MBE)や、イオン化したニッケルを電界で加速させてキャビティプレート41の表面と樹脂83の表面とに跨った平面上に衝突させて振動膜31を形成するイオンプレーティングなどの物理蒸着法(PVD)が挙げられる。
Further, a rare gas element or nitrogen ionized by applying a high voltage is collided with nickel as a target, and atoms on the target surface are repelled and vapor-deposited across the surface of the
次に、図5(e)に示すように、振動膜31の上面に、平面視でキャビティプレート41に形成された各圧力室14と重なる領域を覆うように、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との混晶であるチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電材料を用いて、エアロゾルデポジション法(AD法)により圧電材料の粒子を振動膜31上に堆積させることにより圧電層32を形成する(圧電層形成工程)。
Next, as shown in FIG. 5 (e), lead titanate and lead zirconate are formed on the upper surface of the
AD法は、振動膜31及びキャビティプレート41を図示しないチャンバー内のステージに振動膜31がエアロゾル室に連通する噴射ノズルに対向するように四方をシールなどで固定させて保持する。そして、チャンバー内を真空にして、チャンバーと圧電層32を形成する粒子と気体(キャリアガス)との混合物(エアロゾル)が封入された図示しないエアロゾル室との間の気圧差により、エアロゾル室に連通する噴射ノズルからエアロゾルを振動膜31に噴きつけて、粒子を高速で振動膜31に衝突させるとともに、ステージを水平方向に往復移動させることにより振動膜31上に圧電材料の粒子を堆積させる成膜法である。仮に、振動膜31に当接する樹脂83がない状態でAD法により振動膜31上に圧電層32を形成しようとすると、圧電材料の粒子を高速で振動膜31に衝突させるため、振動膜31が変形したり、孔が開いたりするおそれがある。つまり、樹脂83はAD法による圧電材料の粒子の噴きつけにおいて、振動膜31を補強するための補強部材としての役割も果たす。
In the AD method, the vibrating
次に、AD法により圧電層32を形成した場合に、圧電層32中に粒子の微細化や格子欠陥などが生じていると、振動膜31を変形させるのに必要な圧電特性を得られない。そこで、圧電材料の粒子結晶を成長させるとともに結晶中の格子欠陥を修復して、圧電特性を向上させるために、キャビティプレート41、振動膜31及び圧電層32を図示しない炉内に収容して、所定の温度(例えば、650〜900℃)に加熱して、圧電層32に対して熱処理を施す(アニール処理工程)。
Next, when the
このとき、図5(f)に示すように、PPSからなる樹脂83の熱分解温度はアニール処理温度よりも低いため、圧力室14内に充填された樹脂83はアニール処理工程において熱分解され、圧力室14内から除去される。このように、アニール処理工程が、圧力室14内に充填された樹脂83を除去する除去工程を兼ねているため、製造工程を簡略化することができる。
At this time, as shown in FIG. 5 (f), since the thermal decomposition temperature of the
その後、流路ユニット4を構成するプレートのうちのキャビティプレート41を除く金属プレートである、ベースプレート42、アパーチャプレート43、2枚のマニホールドプレート44,45、ダンパープレート46、カバープレート47にマニホールド流路17などのインク流路を構成する厚み方向に貫通した孔をエッチングにより形成する。また、アパーチャプレート43に絞り流路52、及び、ダンパープレート46に凹部61をハーフエッチングにより形成する。また、合成樹脂製のノズルプレート48に複数のノズル20をレーザ加工などで形成する。
Thereafter, the
そして、図5(g)に示すように、圧電層32の形成された振動膜31及びキャビティプレート41に7枚のプレート42〜48(第2流路構造体)を積層して接着剤などで接合する(第2接合工程)。なお、金属プレートである、ベースプレート42、アパーチャプレート43、2枚のマニホールドプレート44,45、ダンパープレート46、カバープレート47の6枚のプレート42〜47をあらかじめ積層して金属拡散接合により接合しておいて、圧電層32の形成された振動膜31及びキャビティプレート41にすでに接合された7枚のプレート42〜47とノズルプレート48を積層して接着剤で接合してもよい。また、ノズルプレート48を、流路ユニット4を構成する他の7枚のプレート41〜47と同様にステンレス鋼などの金属材料で形成してもよく、その場合には、ノズルプレート48も7枚のプレート41〜47と同時に積層して金属拡散接合により接合してもよい。
Then, as shown in FIG. 5G, seven
その後、圧電層32上の複数の圧力室14と対向する領域に、複数の個別電極33をそれぞれ形成する。複数の個別電極33は、スクリーン印刷、蒸着法、スパッタ法などにより一度に形成し、インクジェットヘッド1が完成する。なお、本実施形態における圧電アクチュエータ5及びキャビティプレート41が本発明における圧電アクチュエータ装置に相当する。
Thereafter, a plurality of
以上、説明した第1実施形態におけるインクジェットヘッド1の製造方法によると、キャビティプレート41の圧力室14内に樹脂83を充填して圧力室14の開口を封止することで、圧力室14を覆うようにキャビティプレート41の一表面に薄く変形しやすい振動膜31を形成することができる。また、振動膜31は、キャビティプレート41の表面と樹脂83の表面とに跨って平坦に形成されているため強度が高い。さらに、振動膜31を樹脂83が支えていることで、その上面に容易に圧電層32を形成することができる。
As described above, according to the method of manufacturing the inkjet head 1 in the first embodiment described above, the
また、AD法による圧電層形成工程において、成膜装置のステージには振動膜31及びキャビティプレート41のみ固定されており、流路ユニット4を構成する残りの7枚のプレート42〜48は圧電層工程後に行われる接合工程で接合されるため、この7枚のプレート42〜48はチャンバー内に存在しない。したがって、圧電層形成工程において振動膜31に噴きつけられたものの、振動膜31に堆積しなかった圧電材料の粒子が7枚のプレート42〜48に形成されたインク流路内に侵入するおそれがなく、仮に、インク流路内に粒子が侵入したときに行うような洗浄工程などのインク流路内の粒子を除去する工程が不要となる。
Further, in the piezoelectric layer forming process by the AD method, only the
<第2実施形態>
次に、本発明の好適な第2実施形態について説明する。第2実施形態は、第1実施形態における圧電アクチュエータ5の構成及びインクジェットヘッドの製造方法の一部が異なっているだけで、それ以外の構成は第1実施形態と同様である。なお、第1実施形態と同様なものについては、同符号で示し説明を省略する。
<Second Embodiment>
Next, a preferred second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment is the same as the first embodiment except for the configuration of the
図6は、第2実施形態におけるインクジェットヘッドの製造工程を示す工程図である。まず、図6(a)に示すように、ステンレスなどの金属材料からなるプレート91(基板)にエッチングにより厚み方向に貫通した貫通孔92を形成する(孔形成工程)。そして、図6(b)に示すように、プレート91を貫通孔92の一方の開口が封止されるように台93(封止材)上に載置して(封止工程)、プレート91の貫通孔92の内壁、及び、プレート91の貫通孔92から露出した台93の一領域に跨って薄い振動膜131を形成する(振動膜形成工程)。この振動膜31の形成方法としては、第1実施形態と同様に、無電解ニッケルめっきから形成する方法や、CVDやPVDなどの蒸着させる方法が挙げられる。
FIG. 6 is a process diagram showing the manufacturing process of the inkjet head in the second embodiment. First, as shown in FIG. 6A, a through
その後、図6(c)に示すように、台93に載置されたプレート91の貫通孔92から露出した領域に形成された振動膜131の上面に、第1実施形態と同様にAD法により圧電層132を形成し(圧電層形成工程)、プレート91、圧電層132及び振動膜131を図示しない炉内に収容して、所定の温度(例えば、650〜900℃)に加熱して、圧電層132に対して熱処理を施す(アニール処理工程)。
After that, as shown in FIG. 6C, on the upper surface of the
そして、図6(d)に示すように、台93上から、プレート91とともに、プレート91の貫通孔92の内壁と台93のプレート91の貫通孔92から露出した台93の一領域とに跨って形成された振動膜131、及び、振動膜131上に形成された圧電層132を取り外す(除去工程)。このとき、台93をABS樹脂で形成している場合には、アニール処理工程が除去工程を兼ねることができ、製造工程を簡略化することができる。
Then, as shown in FIG. 6 (d), the
その後、流路ユニット4を構成するプレートのうちの金属プレートである、キャビティプレート41、ベースプレート42、アパーチャプレート43、2枚のマニホールドプレート44,45、ダンパープレート46、カバープレート47に圧力室14やマニホールド流路17などのインク流路を構成する厚み方向に貫通した孔をエッチングにより形成する。また、アパーチャプレート43に絞り流路52、及び、ダンパープレート46に凹部61をハーフエッチングにより形成する。また、合成樹脂製のノズルプレート48に複数のノズル20をレーザ加工などで形成する。
Thereafter, the
そして、図6(e)に示すように、プレート91の貫通孔92とキャビティプレート41の圧力室14が平面視で重なるように、プレート91に流路ユニット4を構成する8枚のプレート41〜48を積層して接着剤などで接合する(第1及び第2接合工程)。
Then, as shown in FIG. 6 (e), the eight
その後、圧電層132上の複数の圧力室14と対向する領域に、複数の個別電極をそれぞれ形成する。複数の個別電極は、スクリーン印刷、蒸着法、スパッタ法などにより一度に形成し、インクジェットヘッドが完成する。
Thereafter, a plurality of individual electrodes are respectively formed in regions facing the plurality of
以上、説明した第2実施形態におけるインクジェットヘッドの製造方法によると、振動膜131の形成されたプレート91を接合するだけで、圧力室14を覆うようにキャビティプレート41の一表面に薄い振動膜131を形成することができる。また、振動膜131はプレート91に形成されているため、プレート91とともに容易に持ち運ぶことができる。さらに、振動膜131上におけるプレート91の貫通孔92内に圧電層132が形成されるため、第1接合工程において、直接圧電層132を押圧することなくプレート91とキャビティプレート41を接合することができる。つまり、プレート91は、接合工程において、圧電層132を保護することができる。
As described above, according to the method of manufacturing the ink jet head in the second embodiment described above, the
次に、本実施の形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。 Next, modified examples in which various changes are made to the present embodiment will be described. However, components having the same configuration as in the above embodiment are given the same reference numerals and description thereof is omitted as appropriate.
圧力室14内に充填され、圧力室14の開口を封止する封止材としては、ABS樹脂に限らず、アニール処理温度で熱分解する材料であればよい。また、ABS樹脂のようにアニール処理温度で熱分解する材料に限らず、アニール処理工程で気化する材料であってもよい。
The sealing material that fills the
また、圧力室14内に充填される充填剤が、アニール処理工程で熱分解や気化するような材料でない場合には、圧電層形成工程後に、アニール処理工程とは別工程で充填剤の除去工程を行えばよい。例えば、圧電層形成工程後に充填剤を溶剤に浸水させて溶かしてもよいし、剥ぎとってもよい。
When the filler filled in the
さらに、第1実施形態においては、キャビティプレート41の圧力室14内に樹脂83を充填して圧力室14の開口を封止していたが、圧力室14の開口を封止さえしていれば、圧力室14内に隙間なく樹脂が充填されている必要はない。
Further, in the first embodiment, the
また、第1実施形態においては、流路ユニット4の一部を構成するキャビティプレート41単体において、振動膜31を形成していたが、あらかじめ金属プレートである7枚のプレート41〜47を接合しておき、少なくとも圧力室14を含むインク流路内に樹脂を充填して圧力室14の開口を封止して圧力室14を覆うように振動膜を形成してもよい。つまり、振動膜が形成される孔は、圧力室14のような貫通孔に限らず、インク流路のような1つの面にしか開口を有していない凹部となっていてもよい。
Further, in the first embodiment, the
さらに、第1実施形態においては、インサート成形、アウトサート成型、ディッピング成型または塗装などの方法で圧力室14内及びキャビティプレート41上に樹脂83を形成して研磨工程で圧力室14内にだけ樹脂83を充填させていたが、圧力室14と重なる領域に開口が形成されたマスクをして、圧力室14内にだけ樹脂83を充填させてもよい。この場合、研磨工程を行う必要がなくなる。
Furthermore, in the first embodiment, the
また、第1実施形態においては、圧電層32をAD法により形成していたが、ゾルゲル法により形成してもよい。このとき、ゾルゲル法に用いた溶媒を揮発させるため、600〜700℃で加熱する工程が必要となり、この工程が本発明における加熱工程に相当する。つまり、この加熱工程において、圧力室14内に充填された樹脂83を除去することができる。また、圧電層32をAD法やゾルゲル法以外のスパッタ法、CVD、または、水熱合成法などの他の成膜方法により形成してもよいし、このような成膜方法のように圧電層32を振動膜31上に直接形成するものに限られず、圧電材料のグリーンシートを振動膜31上に積層し、一体焼成させてもよいし、単独で形成された圧電層32を振動膜31上に接着してもよい。
In the first embodiment, the
さらに、本実施形態においては、薄い振動膜31をニッケルにより形成していたが、振動膜はニッケルに限らず、金属材料やセラミックスなどいかなる材料で形成されてもよい。
Furthermore, in the present embodiment, the
また、第1実施形態においては、振動膜31は、キャビティプレート41の上面に同様の外形で配置されていたが、振動膜31は少なくとも圧力室14を覆っており、キャビティプレート41で最低限保持して持ち運べるように、キャビティプレート41の圧力室14の周囲まで形成されていればよい。この場合には、複数の圧力室14ごとに複数の振動膜31と圧電層32がそれぞれ形成されることとなる。そのため、複数の圧電層32のうち、ある圧力室14に属する圧電層32の収縮による振動膜31の変形が、他の圧力室14に属する振動膜31の変形に影響を及ぼすという、いわゆる構造的クロストークを抑えることができる。
In the first embodiment, the
また、第2実施形態においては、振動膜131はプレート91の内壁と貫通孔92内に形成されていたが、これに限られず、プレート91の台93と当接する面と反対側の面にまで形成されていてもよい。これによれば、振動膜131を容易に接地することができる。
In the second embodiment, the
また、圧力室内の液体に圧力を付与する圧電アクチュエータの製造方法には限られず、所定の動部を駆動させるための圧電アクチュエータの製造方法に本発明を適用することも可能である。また、ノズルからインク以外の液体を吐出する液体吐出ヘッドなど、圧力室内の液体に圧力を付与することによって圧力室を含む液体移送流路内の液体を移送する液体移送装置の製造方法に本発明を適用することも可能である。 Further, the present invention is not limited to a method for manufacturing a piezoelectric actuator that applies pressure to a liquid in a pressure chamber, and the present invention can also be applied to a method for manufacturing a piezoelectric actuator for driving a predetermined moving part. Further, the present invention relates to a method for manufacturing a liquid transfer device that transfers liquid in a liquid transfer channel including a pressure chamber by applying pressure to the liquid in the pressure chamber, such as a liquid discharge head that discharges liquid other than ink from a nozzle. It is also possible to apply.
1 インクジェットヘッド
4 流路ユニット
5 圧電アクチュエータ
14 圧力室
31 振動膜
32 圧電層
41 キャビティプレート
83 樹脂
100 インクジェットプリンタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (11)
前記孔を封止材で封止する封止工程と、
前記封止材の表面に振動膜を成膜する振動膜形成工程と、
前記封止材の表面に形成された前記振動膜上に圧電層を形成する圧電層形成工程と、
前記封止材を除去する除去工程と、を備えていることを特徴とする圧電アクチュエータ装置の製造方法。 A hole forming step of forming holes in the substrate;
A sealing step of sealing the hole with a sealing material;
A vibration film forming step of forming a vibration film on a surface of the sealing material;
A piezoelectric layer forming step of forming a piezoelectric layer on the vibration film formed on the surface of the sealing material;
And a removing step of removing the sealing material. A method of manufacturing a piezoelectric actuator device, comprising:
前記振動膜形成工程においては、前記封止材で封止された前記開口を覆うように前記基材の表面と前記封止材の表面とに跨って前記振動膜を成膜することを特徴とする請求項1に記載の圧電アクチュエータ装置の製造方法。 In the sealing step, the sealing material is disposed in the hole to seal the hole,
In the vibration film forming step, the vibration film is formed across the surface of the base material and the surface of the sealing material so as to cover the opening sealed with the sealing material. A method of manufacturing a piezoelectric actuator device according to claim 1.
前記封止工程においては、前記基材の一方の面に前記封止材を当接させて、前記貫通孔の一方の開口を前記封止材で封止し、
前記振動膜形成工程においては、前記貫通孔の内壁と前記貫通孔から露出した前記封止材の表面とに跨って前記振動膜を成膜することを特徴とする請求項1に記載の圧電アクチュエータ装置の製造方法。 In the hole forming step, a through hole is formed in the base material,
In the sealing step, the sealing material is brought into contact with one surface of the base material, and one opening of the through hole is sealed with the sealing material,
2. The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein in the vibration film forming step, the vibration film is formed across an inner wall of the through hole and a surface of the sealing material exposed from the through hole. Device manufacturing method.
前記圧電層形成工程の後に、前記所定温度よりも高い温度で前記圧電層を加熱する加熱工程をさらに備えており、
前記加熱工程は、前記除去工程を兼ねていることを特徴とする請求項5に記載の圧電アクチュエータ装置の製造方法。 In the piezoelectric layer forming step, the piezoelectric layer is formed by an aerosol deposition method or a sol-gel method,
A heating step of heating the piezoelectric layer at a temperature higher than the predetermined temperature after the piezoelectric layer forming step;
The method for manufacturing a piezoelectric actuator device according to claim 5, wherein the heating step also serves as the removing step.
前記流路ユニットの少なくとも一部を構成する第1流路構造体に形成された開口を有する前記圧力室内に封止材を配置して前記開口を封止する封止工程と、
前記封止材で封止された前記開口を覆うように前記第1流路構造体の表面と前記封止材の表面とに跨って前記振動膜を成膜する振動膜形成工程と、
前記振動膜の前記圧力室と反対側の面に前記圧電層を形成する圧電層形成工程と、
前記圧力室内に配置された前記封止材を除去する除去工程と、を備えていることを特徴とする液体移送装置の製造方法。 A flow path unit in which a liquid flow path including a pressure chamber is formed, a vibration film disposed on one surface of the flow path unit so as to cover at least the pressure chamber, and disposed on the opposite side of the vibration film to the pressure chamber A method of manufacturing a liquid transfer device comprising: a piezoelectric actuator including a piezoelectric layer formed;
A sealing step of sealing the opening by disposing a sealing material in the pressure chamber having an opening formed in a first flow path structure constituting at least a part of the flow path unit;
A vibration film forming step of forming the vibration film across the surface of the first flow path structure and the surface of the sealing material so as to cover the opening sealed with the sealing material;
A piezoelectric layer forming step of forming the piezoelectric layer on a surface of the vibrating membrane opposite to the pressure chamber;
And a removing step of removing the sealing material arranged in the pressure chamber.
前記基板に貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
前記貫通孔の一方の面に封止材を当接させて、前記貫通孔の一方の開口を封止材で封止する封止工程と、
前記貫通孔から露出した前記封止部材の表面と前記貫通孔の内壁とに跨って前記振動膜を成膜する振動膜形成工程と、
前記封止部材上に形成された前記振動膜上に前記圧電層を形成する圧電層形成工程と、
前記貫通孔を封止する前記封止部材を除去する除去工程と、
前記流路ユニットの前記一表面と前記振動膜の前記圧電層が形成された面と反対側の面を対向させて、前記振動膜が前記流路ユニットの少なくとも一部を構成する第1流路構造体に形成された前記圧力室を覆うように、前記基板と前記第1流路構造体を接合する第1接合工程と、を備えていること特徴とする液体移送装置の製造方法。 A flow path unit in which a liquid flow path including a pressure chamber is formed, a vibration film disposed on one surface of the flow path unit so as to cover at least the pressure chamber, a substrate holding the vibration film, and the vibration film A piezoelectric actuator including a piezoelectric layer disposed on the opposite side of the pressure chamber, and a manufacturing method of a liquid transfer device comprising:
A through hole forming step of forming a through hole in the substrate;
A sealing step of bringing a sealing material into contact with one surface of the through hole and sealing one opening of the through hole with a sealing material;
A vibration film forming step of forming the vibration film across the surface of the sealing member exposed from the through hole and the inner wall of the through hole;
A piezoelectric layer forming step of forming the piezoelectric layer on the vibration film formed on the sealing member;
A removing step of removing the sealing member that seals the through hole;
A first flow path in which the vibration film constitutes at least a part of the flow path unit, with the one surface of the flow path unit facing a surface of the vibration film opposite to the surface on which the piezoelectric layer is formed. A method for manufacturing a liquid transfer device, comprising: a first joining step for joining the substrate and the first flow path structure so as to cover the pressure chamber formed in the structure.
前記圧電層形成工程の後に、前記所定温度よりも高い温度で前記圧電層を加熱する加熱工程をさらに備えており、
前記加熱工程は、前記除去工程を兼ねていることを特徴とする請求項9に記載の液体移送装置の製造方法。 In the piezoelectric layer forming step, the piezoelectric layer is formed by an aerosol deposition method or a sol-gel method,
A heating step of heating the piezoelectric layer at a temperature higher than the predetermined temperature after the piezoelectric layer forming step;
The method for manufacturing a liquid transfer device according to claim 9, wherein the heating step also serves as the removing step.
前記圧電層形成工程においては、エアロゾルデポジション法により前記圧電層を形成し、
前記圧電層形成工程の後に、前記第1流路構造体の前記振動膜と反対側の面に前記第2流路構造体を接合する第2接合工程をさらに備えていることを特徴とする請求項7または8に記載の液体移送装置の製造方法。 The flow path unit includes a first flow path structure and a second flow path structure joined to the first flow path structure.
In the piezoelectric layer forming step, the piezoelectric layer is formed by an aerosol deposition method,
The method further comprises a second bonding step of bonding the second flow channel structure to a surface of the first flow channel structure opposite to the vibration film after the piezoelectric layer forming step. Item 9. A method for producing a liquid transfer device according to Item 7 or 8.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009025766A JP5218120B2 (en) | 2009-02-06 | 2009-02-06 | Method for manufacturing piezoelectric actuator device and method for manufacturing liquid transfer device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009025766A JP5218120B2 (en) | 2009-02-06 | 2009-02-06 | Method for manufacturing piezoelectric actuator device and method for manufacturing liquid transfer device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010179587A true JP2010179587A (en) | 2010-08-19 |
JP5218120B2 JP5218120B2 (en) | 2013-06-26 |
Family
ID=42761497
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009025766A Expired - Fee Related JP5218120B2 (en) | 2009-02-06 | 2009-02-06 | Method for manufacturing piezoelectric actuator device and method for manufacturing liquid transfer device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5218120B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012254604A (en) * | 2011-06-10 | 2012-12-27 | Brother Industries Ltd | Inkjet head |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11291494A (en) * | 1998-04-08 | 1999-10-26 | Seiko Epson Corp | Ink jet head and manufacture thereof |
JP2001096745A (en) * | 1999-09-30 | 2001-04-10 | Seiko Epson Corp | Ink-jet recording head and ink-jet recording apparatus |
JP2002046283A (en) * | 2000-08-02 | 2002-02-12 | Seiko Epson Corp | Method for manufacturing ink jet recording head |
JP2008244201A (en) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Brother Ind Ltd | Manufacturing method of piezoelectric actuator |
-
2009
- 2009-02-06 JP JP2009025766A patent/JP5218120B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11291494A (en) * | 1998-04-08 | 1999-10-26 | Seiko Epson Corp | Ink jet head and manufacture thereof |
JP2001096745A (en) * | 1999-09-30 | 2001-04-10 | Seiko Epson Corp | Ink-jet recording head and ink-jet recording apparatus |
JP2002046283A (en) * | 2000-08-02 | 2002-02-12 | Seiko Epson Corp | Method for manufacturing ink jet recording head |
JP2008244201A (en) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Brother Ind Ltd | Manufacturing method of piezoelectric actuator |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012254604A (en) * | 2011-06-10 | 2012-12-27 | Brother Industries Ltd | Inkjet head |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5218120B2 (en) | 2013-06-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4462313B2 (en) | Substrate with bonding film, bonding method and bonded body | |
US8819935B2 (en) | Method for producing liquid-ejecting head | |
JP5157185B2 (en) | Liquid transfer device and droplet ejection device. | |
JP4471002B2 (en) | Method for forming joined body | |
US7229160B2 (en) | Liquid delivering apparatus and method of producing the same | |
JP2008198960A (en) | Method of manufacturing piezoelectric actuator and method of manufacturing liquid transporting apparatus | |
JP2009132140A (en) | Liquid droplet ejection head and liquid droplet ejector | |
JP2010220348A (en) | Manufacturing method of piezoelectric actuator and piezoelectric actuator | |
JP5218120B2 (en) | Method for manufacturing piezoelectric actuator device and method for manufacturing liquid transfer device | |
JP2008198959A (en) | Method of manufacturing piezoelectric actuator and method of manufacturing liquid transporting apparatus | |
US7788776B2 (en) | Method of producing piezoelectric actuator | |
EP1958777B1 (en) | Method of manufacturing piezoelectric actuator and method of manufacturing liquid transporting apparatus | |
JP4957701B2 (en) | Method for manufacturing liquid transfer device | |
JP2010214795A (en) | Liquid droplet jetting apparatus, and manufacturing method for liquid droplet jetting apparatus | |
JP5170073B2 (en) | Method for forming bonded body, bonded body, and inkjet recording head | |
JP2010199508A (en) | Method of manufacturing piezoelectric actuator, and method of manufacturing liquid transfer apparatus | |
JP2010225709A (en) | Method of manufacturing piezoelectric actuator | |
JP2010173213A (en) | Method of manufacturing device for transporting liquid | |
JP2010149371A (en) | Method of manufacturing liquid transfer device | |
JP4973678B2 (en) | Method for manufacturing piezoelectric actuator and method for manufacturing liquid transfer device | |
JP2010089514A (en) | Base material having bonding film, bonding method, and bonded body | |
JP2010173214A (en) | Method of manufacturing device for transporting liquid | |
JP2010029869A (en) | Joining method and joined body | |
JP4985615B2 (en) | Method for manufacturing liquid transfer device | |
JP2010105260A (en) | Method for manufacturing liquid transferring apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120213 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120306 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120418 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130205 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130218 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160315 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5218120 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |