JP2014004713A - Method for manufacturing liquid discharge jet head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体を吐出させるための圧力室を有する圧電基板を備える液体吐出ヘッドの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a liquid discharge head including a piezoelectric substrate having a pressure chamber for discharging a liquid.
PZT(Pb(Zr,Ti)O3:チタン酸ジルコン酸鉛)といった圧電材料を含む圧電基板を備えたインクジェットヘッドが知られている。 2. Related Art Ink jet heads including a piezoelectric substrate including a piezoelectric material such as PZT (Pb (Zr, Ti) O 3 : lead zirconate titanate) are known.
圧電基板を備えるインクジェットヘッドでは、圧電基板に溝が形成されており、溝の壁と、溝の開口を覆う部材とによって、インクに吐出圧力を加えるための圧力室が形成されている。溝の内壁面及び外壁面には、インクジェットヘッドの回路基板と電気的に接続された電極が設けられている。回路基板から電極に電圧を印加することによって、溝の壁が変形して圧力室の容積が変化し、圧力室内のインクに吐出圧力が加えられ、圧力室と連通された吐出口からインク滴が吐出される。 In an inkjet head including a piezoelectric substrate, a groove is formed in the piezoelectric substrate, and a pressure chamber for applying a discharge pressure to the ink is formed by a groove wall and a member covering the opening of the groove. Electrodes electrically connected to the circuit board of the ink jet head are provided on the inner wall surface and the outer wall surface of the groove. By applying a voltage from the circuit board to the electrode, the wall of the groove is deformed to change the volume of the pressure chamber, the ejection pressure is applied to the ink in the pressure chamber, and ink droplets are ejected from the ejection port connected to the pressure chamber. Discharged.
高密度な吐出を行うためには、複数の吐出口を、より一層高密度に配置する必要がある。これに伴い、各々の吐出口に対応する圧力室についても高密度に配置する必要がある。圧力室を高密度に配置可能なインクジェットヘッドの製造方法としては、特許文献1に開示されている。特許文献1に開示された製造方法では、まず複数の圧電基板の各々に、互いに同じ方向に延びた複数の溝を形成する。これら複数の圧電基板を、上下一組の支持基板の間に、それぞれ積層して配置することで、溝が圧力室として構成される。また、この積層工程において、溝の長手方向に直交する方向に位置をずらしながら圧電基板を積層することで、より一層高密度な吐出が可能な、2次元配列された圧力室を形成することが可能である。また、積層する圧電基板の厚さを、更に薄くすることによっても、圧力室の高密度化が図られる。
In order to perform high-density discharge, it is necessary to arrange a plurality of discharge ports at a higher density. Accordingly, it is necessary to arrange the pressure chambers corresponding to the respective discharge ports with high density.
また、複数の圧電基板を積層して接合する方法としては、積層する部品の一方を貫通孔として位置決めする方法が開示されている(特許文献2)。また、積層して接合する方法としては、同一基板のパターンを利用して位置決めして積層するために、2種類のアライメントマークを1枚の基板に隣接して設けて、積層時にアライメントマークを用いて位置決めする方法が開示されている(特許文献3)。 Further, as a method of laminating and bonding a plurality of piezoelectric substrates, a method of positioning one of the laminated components as a through hole is disclosed (Patent Document 2). As a method of stacking and bonding, in order to position and stack using the pattern of the same substrate, two types of alignment marks are provided adjacent to one substrate, and alignment marks are used during stacking. A positioning method is disclosed (Patent Document 3).
上述のように、高密度な積層型インクジェットヘッドの製造方法としては、圧電基板を薄くし、また各積層工程において圧電基板を溝の長手方向に直交する方向に位置をずらして位置決めし、接合する方法が考えられる。 As described above, as a method of manufacturing a high-density multilayer inkjet head, the piezoelectric substrate is thinned, and the piezoelectric substrate is positioned and bonded in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the groove in each lamination process. A method is conceivable.
この場合、特許文献1に記載の製造方法では、圧電基板にアライメントマークとして貫通孔を設ける必要があり、脆弱な圧電基板を用いた場合には、クラックが発生しやすく、またアライメントマークとしての位置精度が十分に確保できないという問題がある。
In this case, in the manufacturing method described in
また、特許文献2に記載の製造方法では、位置決め時のアライメントマークを同時に検出できることが前提であり、不透明な圧電基板には適用できない。また、圧電基板の表面には、凹凸が存在しているので、微細で高精度なアライメントマークを形成することが難しい。そのため、圧電基板に高密度に複数の溝を形成し、溝の長手方向に直交する方向に対して圧電基板を位置決めしながら、複数の圧電基板の積層工程を繰り返して圧力室を形成する場合、インクジェットヘッド全体での圧力室の位置精度の確保が困難であった。
In addition, the manufacturing method described in
そこで、本発明は、不透明で脆弱な圧電基板を用いた場合であっても、高密度かつ高精度に2次元配列された複数の圧力室を形成することができる液体吐出ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a method for manufacturing a liquid discharge head capable of forming a plurality of pressure chambers arranged two-dimensionally with high density and high accuracy even when an opaque and fragile piezoelectric substrate is used. The purpose is to do.
上記目的を達成するために、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、液体を吐出する吐出口に連通し、吐出口から吐出される液体を貯留するための圧力室を有し、圧力室を構成する壁が伸長及び収縮することで吐出口から液体を吐出させる圧電基板を備え、圧力室が圧電基板に設けられた溝によって構成され、圧力室における、液体の供給方向と交差する断面において、第1の方向と第1の方向と交差する第2の方向のそれぞれに関して、圧力室の対向する壁の内面に電極が設けられた液体吐出ヘッドの製造方法であって、複数の圧電基板の第1の主面に第1のアライメントマークを形成する工程と、第1の主面に複数の溝を形成する工程と、溝の壁の内面を含む第1の主面に電極を形成する工程と、圧電基板を支持する支持基板の第1の主面に第2のアライメントマークを形成する工程と、支持基板に複数の圧電基板を順次、位置決めして接合する工程とを有する。第1のアライメントマーク及び第2のアライメントマークの少なくとも一方を、圧電基板の溝の長手方向に交差する方向に対して、複数の溝のピッチよりも狭い間隔のパターンで形成する。位置決めして接合する工程は、第2のアライメントマークに対して、圧電基板の第1のアライメントマークを位置決めした状態で、支持基板の第2の主面と圧電基板の第1の主面を接合して積層体を形成する第1工程と、積層体の圧電基板の側に、他の圧電基板を第2のアライメントマークを基準として、他の圧電基板の第1のアライメントマークを位置決めした状態で接合する第2工程とを含む、ことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a method of manufacturing a liquid discharge head according to the present invention includes a pressure chamber that communicates with a discharge port that discharges liquid and stores liquid discharged from the discharge port. In a cross section that includes a piezoelectric substrate that discharges liquid from the discharge port by extending and contracting the wall, and the pressure chamber is configured by a groove provided in the piezoelectric substrate, and intersects the liquid supply direction in the pressure chamber. A method of manufacturing a liquid discharge head in which electrodes are provided on inner surfaces of opposing walls of a pressure chamber in each of a first direction and a second direction intersecting the first direction, the method comprising: Forming a first alignment mark on the first main surface; forming a plurality of grooves on the first main surface; and forming an electrode on the first main surface including the inner surface of the groove wall. And a first support substrate for supporting the piezoelectric substrate Forming a second alignment mark on a main surface, a plurality of piezoelectric substrate to the supporting substrate successively, and a step of joining is positioned. At least one of the first alignment mark and the second alignment mark is formed in a pattern having an interval narrower than the pitch of the plurality of grooves in the direction intersecting the longitudinal direction of the grooves of the piezoelectric substrate. The step of positioning and bonding is performed by bonding the second main surface of the support substrate and the first main surface of the piezoelectric substrate with the first alignment mark of the piezoelectric substrate positioned relative to the second alignment mark. The first alignment mark of the other piezoelectric substrate is positioned on the piezoelectric substrate side of the laminate with the second alignment mark as a reference on the piezoelectric substrate side of the laminate. And a second step of bonding.
本発明によれば、第1及び第2のアライメントマークを基準として、支持基板と複数の圧電基板を位置決めすることで、支持基板に対して各圧電基板の位置を容易にずらし、位置決めして接合することが可能になる。その結果、本発明は、支持基板に積層された各圧電基板の圧力室を高密度かつ高精度に形成することができる。 According to the present invention, by positioning the support substrate and the plurality of piezoelectric substrates based on the first and second alignment marks, the position of each piezoelectric substrate can be easily shifted with respect to the support substrate, and positioned and bonded. It becomes possible to do. As a result, the present invention can form the pressure chambers of each piezoelectric substrate stacked on the support substrate with high density and high accuracy.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1(a)、(b)、(c)に、実施形態に係る第1の圧電基板、第2の圧電基板、支持基板の断面図をそれぞれ示す。
(First embodiment)
1A, 1B, and 1C are cross-sectional views of a first piezoelectric substrate, a second piezoelectric substrate, and a support substrate according to the embodiment, respectively.
(第1の圧電基板1)
第1の圧電基板1としては、外形寸法が50mm×50mm×0.2mmの不透明な基板であるPZT基板が挙げられる。図1(a)に示すように、第1の圧電基板1には、第1の主面1aa側に、液体としてのインクを吐出する吐出口に連通し、吐出口から吐出されるインクを貯留するための圧力室となる複数の溝11が形成されている。また、第1の圧電基板1には、第1の主面1aa側に、溝11を間に挟むように空気室となる複数の溝12が形成されている。これら複数の溝11と、複数の溝12は、長手方向を同一方向に揃えて形成されている。そして、第1及び第2の圧電基板1、2、支持基板3の積層後(以下、単に積層後と称する。)に、溝11によって圧力室が構成され、溝12によって空気室が構成される。第1の圧電基板1は、圧力室を構成する壁が伸長及び収縮することで吐出口からインク吐出させる。
(First piezoelectric substrate 1)
Examples of the first
溝11、12の形成方法としては、超砥粒ホイールを用いた研削加工(ダイシング加工)が好適である。一例として溝11は、幅が0.12mm、深さを0.12mmとし、各溝11のピッチを0.378mmとした。また、溝12は、幅を0.22mm、深さを0.12mmとし、各溝12のピッチを0.378mmとした。
As a method for forming the
また、第1の圧電基板1の溝12の外側には、積層時の位置決め用の第1のアライメントマークとしてのアライメントマーク19が形成されている。アライメントマーク19の形状の平面図を図2(a)に示す。図2(a)に示すように、アライメントマーク19は、複数のL字状のパターンが組み合わされてなる十字状のパターンとして構成されている。
An
アライメントマーク19を用いることで、図2(b)中に点線201、202で示すように、X,Y軸方向のそれぞれに対して、アライメントマーク19を構成するパターンの中心を検出することが可能になる。
By using the
アライメントマーク19は、フォトリソグラフィ法のリフトオフ方式を用いて形成されている。第1の圧電基板1上にフィルムレジストをラミネートし、露光、現像した後、金属膜を真空中で成膜する。金属膜として、スパッタ法によるCr膜を厚さ20nm程度、さらにPd膜を厚さ150nm程度で成膜し、フィルムレジストを剥離、リフトオフすることで、アライメントマーク19を形成した。
The
図1(a)に示すように、溝11、12の内面には、積層後に圧力室となる壁の分極処理及び駆動用の電極14、15、16が設けられている。圧力室における、インクの供給方向と交差する断面において、第1の方向と第1の方向と交差する第2の方向のそれぞれに関して、圧力室の対向する壁の内面に、電極14、15、16が設けられている。
As shown in FIG. 1A,
これら電極14、15、16は、アライメントマーク19と同時に形成することができる。リフトオフ法を用いて金属膜パターンを形成した後、Pd膜をシード層としてNiめっきを1000nm程度の厚さで形成し、表面のNiをAuに置換めっきすることによっても形成することができる。
These
続いて、電極14、15、16を用いて、分極処理を行った。電極14を正極とし、電極15、16を負極として、絶縁性液体中において100℃に保った状態で電界強度1.5kV/mmに設定して分極処理を行った。これにより、圧力室を構成する3つの壁は、矢印22で示す方向に対して分極される。
Subsequently, polarization treatment was performed using the
(第2の圧電基板2)
次に、第2の圧電基板2について説明する。第2の圧電基板2の断面図を図1(b)に示す。第2の圧電基板2は、第1の圧電基板1と同様に、外形寸法が50mm×50mm×0.2mmの不透明な基板であるPZT基板を用いた。第2の圧電基板2の第1の主面1ba側には、積層後に空気室を構成する溝13が、第1の圧電基板1の溝11、12の長手方向と平行に延ばして形成されている。溝13は、幅を0.22mmとし、深さを0.12mmとし、各溝13のピッチを0.378mmとした。溝13の床壁(厚さ80μm)は、積層後に圧力室を構成する1つの壁となる。第2の圧電基板2の溝13の外側に、積層時の位置決め用の第1のアライメントマークとしてのアライメントマーク20が形成されている。アライメントマーク20は、図2に示した第1の圧電基板1のアライメントマーク19と同じ形状に、同じ形成方法で形成した。また、第2の圧電基板2にも、第1の圧電基板1と同様に、電極17、18を形成した。第2の圧電基板2においても、電極17、18を用いて第1の圧電基板1と同様な方法で分極処理を行い、図1(b)における矢印23に示す方向に対して分極した。
(Second piezoelectric substrate 2)
Next, the second
(支持基板3)
次に、支持基板3について説明する。支持基板3の断面図を図1(c)に示す。支持基板3は、積層体の最上部に積層される基板であり、積層されて構成された積層体全体の反りを矯正する機能を奏する。支持基板3の大きさとしては、第1及び第2の圧電基板1、2と同等、またはそれ以上であればよい。支持基板3の材質は、第1及び第2の圧電基板1、2と同じである必要はないが、加熱時の熱膨張等を考慮して、外形寸法が50mm×50mm×5mmのPZT基板を用いた。
(Support substrate 3)
Next, the
図1(c)に示すように、支持基板3の第1の主面1ca側に、第2のアライメントマークとしてのアライメントマーク21を、第1の圧電基板1のアライメントマーク19及び第2の圧電基板2のアライメントマーク20と同様の形成方法で形成した。アライメントマーク21の形状は、図3(a)、(b)に示すように、第1及び第2の圧電基板1、2の溝11、12、13の長手方向に直交(交差)するY軸方向に対して延びる直線状のパターンを有している。また、アライメントマーク21の形状は、溝11、12、13の長手方向と平行なX軸方向に対して延びた一対の櫛歯状のパターンを有している。アライメントマーク21は、直線状のパターンと、櫛歯状のパターンとを組み合わせて構成されている。
As shown in FIG. 1C, an
Y軸方向に延びた直線状のパターンの中心線301に対して、X軸方向の両側にそれぞれ延びた一対の櫛歯状のパターンは、櫛歯状のパターンのピッチが、互いに半ピッチずれる位置に形成されている。例えば、それぞれの櫛歯のY軸方向のピッチを84.7μmとした場合、半ピッチである42.3μmだけずれたパターンが存在することで、Y軸方向の位置を42.3μm間隔で連続的に検出できるようになる。
A pair of comb-like patterns extending on both sides in the X-axis direction with respect to the
また、櫛歯状のパターンは、溝11、12、13のピッチよりも狭く、かつ等しい間隔で形成されている。櫛歯状のパターンを用いることで、溝11、12、13の長手方向に直交する方向に、溝11、12、13のピッチよりも狭い間隔で位置をずらして、第1の圧電基板1を位置決めすることが可能になる。これにより、第1の圧電基板1の積層方向に対する圧力室の配列が、圧電基板1、2の溝11、12、13のピッチよりも狭い間隔で、溝11、12、13の長手方向に対して位置がずれた複数の圧力室が形成される。
Further, the comb-like patterns are narrower than the pitch of the
圧電基板1、2の表面には、凹凸が存在しており、レジストの線幅を細くした場合、パターンのエッジ部のパターン乱れ、またレジストの剥れ等を招き、線幅の細線化が困難である。しかしながら、上述した櫛歯状のパターンからなるアライメントマーク21を用いることで、上述のような問題を引き起こさずに、50μm以下の間隔の位置を検出することが可能となる。
There are irregularities on the surfaces of the
本実施形態では、積層体の最上部となる支持基板3上に、図3(a)に示すようなアライメントマーク21が形成された。しかし、上述の第1及び第2の圧電基板1、2のアライメントマーク19、20が、このような櫛歯状のパターンによって構成されてもよく、アライメントマークの少なくともいずれか1つが、櫛歯状のパターンが採用されていればよい。
In this embodiment, the
(位置決めして接合する工程)
上記方法によって形成された支持基板3及び複数の第1及び第2の圧電基板1、2の位置決めして接合する方法について説明する。
(Positioning and joining process)
A method of positioning and bonding the
図4に、本実施形態で用いる位置決め接合装置の概略図を示す。図5に、位置決めして接合する工程の流れを説明する模式図を示す。図4に示すように、位置決め接合装置は、アライメントマーク19、20、21を拡大して検出するための検出機構部としてのカメラユニット401を有している。カメラユニット401は、X、Y,Z軸方向に対する位置を調整可能な機構を備えている。また、第1のステージとしての上基板吸着ステージ402は、アライメントマーク19、20、21を上方から検出するために、アライメントマーク19、20,21に対応する位置に切り欠き部404が形成されている。上基板吸着ステージ402は、Y軸方向に対して水平方向と平行に移動可能であり、X−Y平面に対して傾斜する角度θを調整可能な機構を備えている。第2のステージとしての下基板吸着ステージ403は、X、Y,Z軸方向の位置及びX−Y平面に対する角度θを調整可能な機構を備えている。
FIG. 4 shows a schematic diagram of a positioning and joining apparatus used in the present embodiment. FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the flow of the process of positioning and joining. As shown in FIG. 4, the positioning and joining apparatus has a
図5に、位置決めして接合する工程の各ステップの概略図を示す。 FIG. 5 shows a schematic diagram of each step in the process of positioning and joining.
[1] 図5(a)に示すように、まず支持基板3のアライメントマーク21が形成された第1の主面1ca側を、上基板吸着ステージ402に吸着固定する。そのとき、図5中の左右にそれぞれ配置されたアライメントマーク21が、切り欠き部404の内側に位置するように、支持基板3を上基板吸着ステージ402に固定する。
[1] As shown in FIG. 5A, first, the first
[2] この状態で、図3(b)に示した点線302と中心線301の交点が、カメラユニット401の撮影画像の中心位置に一致するように、カメラユニット401のX,Y,Z軸方向に対する位置を調整し、カメラユニット401を固定する。
[2] In this state, the X, Y, and Z axes of the
[3] 続いて、図5(b)に示すように、上基板吸着ステージ402を水平方向(Y軸方向)に移動させ、カメラユニット401から離間させる。
[3] Subsequently, as shown in FIG. 5B, the upper
[4] 第2の圧電基板2の溝13及びアライメントマーク20が形成された第1の主面1baに、接着層となる例えばエポキシ系の接着剤(図示せず)を、溝13内に入り込まないようにフレキソ印刷法等を用いて塗布する。このとき、アライメントマーク20の上には、接着剤が塗布されないようにすることが望ましい。次に、図5(c)に示すように、第2の圧電基板2の第2の主面1bb側を下基板吸着ステージ403に吸着して固定する。続いて、下基板吸着ステージ403をZ軸方向に対して上昇させ、第2の圧電基板2の第1の主面1baが、カメラユニット401の焦点位置に移動するようにZ軸方向に対して調整する。
[4] For example, an epoxy adhesive (not shown) serving as an adhesive layer enters the
[5] この状態で、下基板吸着ステージ403のX、Y軸に対する角度θを調整し、図2(b)に示したアライメントマーク20の中心位置、つまり点線201と点線202の交点が、カメラユニット401の撮影画像の中心位置に一致させる。
[5] In this state, the angle θ with respect to the X and Y axes of the lower
[6] 図6(a)に示すように、下基板吸着ステージ403をZ軸方向に対して下降させる。
[6] As shown in FIG. 6A, the lower
[7] 図6(b)に示すように、上基板吸着ステージ402を水平方向に移動し、図5(a)に示したようにアライメントマーク21の位置を調整した位置に戻す。このとき、アライメントマーク21の点線302と中心線301の交点が、カメラユニット401の撮影画像の中心位置に一致したことを確認する。アライメントマーク21の位置がずれていた場合には、点線302と中心線301の交点が撮影画像の中心位置に一致するように上基板吸着ステージ402のX,Y軸に対する角度θを調整する。
[7] As shown in FIG. 6B, the upper
[8] 図6(c)に示すように、下基板吸着ステージ403をZ軸方向に対して上昇させ、支持基板3に第2の圧電基板2を近接させて、支持基板3の第2の主面1cbと、第2の圧電基板2の第1の主面1baを接合させる。これによって、支持基板3と第2の圧電基板2が積層された積層体が形成される。続いて、この積層体の支持基板3の第1の主面1ca側を上基板吸着ステージ402に吸着固定し、第1の圧電基板1の第2の主面1ab側を下基板吸着ステージ403に吸着固定して、[1]〜[8]に示したステップと同様に行った。これにより、図7に示すように、支持基板3、第2の圧電基板2、第1の圧電基板1の順に積層された積層体を形成した。この積層体における第1の圧電基板1の溝11は、分極された4つの壁で囲まれた圧力室801として機能することになる。
[8] As shown in FIG. 6C, the lower
[9] 次に、この積層体の支持基板3の第1の主面1ca側を上基板吸着ステージ402に吸着固定し、[1]、[2]に示したステップと同様な方法で、カメラユニット401の位置調整を行う。このとき、積層体の最上層である支持基板3のアライメントマーク21における、図3(b)に示した点線303と中心線301の交点が、カメラユニット401の撮影画像の中心位置に一致するように調整を行った。
[9] Next, the first main surface 1ca side of the
[10] 続いて、下基板吸着ステージ403に、複数用意した別の第2の圧電基板2の第2の主面1bb側を吸着固定し、[3]〜[8]に示したステップと同様に行い、支持基板3、第2の圧電基板2、第1の圧電基板1、第2の圧電基板2の順に積層体を形成した。
[10] Subsequently, the second main surface 1bb side of another prepared second
[11] 次に、この積層体の支持基板3の第1の主面1ca側を上基板吸着ステージ402に吸着固定し、[1]、[2]に示したステップと同様に、カメラユニット401の位置の調整を行う。このとき、積層体の最上層である支持基板3のアライメントマーク21における、図3(b)に示した点線303と中心線301の交点が、撮影画像の中心位置に一致するように調整を行った。
[11] Next, the first main surface 1ca side of the
[12] 最後に、下基板吸着ステージ403に、複数用意した別の第1の圧電基板1の第2の主面1ab側を吸着固定し、[3]〜[8]に示したステップと同様に行った。これにより、図8に示すように、支持基板3、第2の圧電基板2、第1の圧電基板1、第2の圧電基板2、第1の圧電基板1の順に、第1の圧電基板1と第2の圧電基板2が交互に積層された積層体を形成した。
[12] Finally, the second main surface 1ab side of a plurality of different first
積層体に、第1及び第2の圧電基板1、2を積層することで新たに形成される圧力室802は、上の層の圧力室801に対して、溝11の長手方向に直交する方向に42.3μmずれた位置に形成されることになる。
The
さらに、[9]〜[12]に示したステップを、[9]と[11]に示したステップと位置決め位置を順次ずらし、つまりアライメントマーク21を利用して、図3(b)に示した中心線301と点線304〜310までの交点にそれぞれ位置決めしながら7回繰返した。更に、第2の圧電基板2を下方に1つ積層し、また更に最下層として別の支持基板3を接合して、図9に示すような積層体からなる液体吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッドを形成した。積層された各層に形成された圧力室801〜809は、溝11の長手方向に直交する方向に対してそれぞれ42.3μmずれた位置に形成される。各圧力室801〜809の中心位置を、測長器を用いて測定したところ、±3μmの範囲で精度良く形成されていた。このように製造されたインクジェットヘッドは、600dpi(dots per inch)の高密度で吐出することが可能となる。
Further, the steps shown in [9] to [12] are sequentially shifted from the steps shown in [9] and [11] and the positioning positions, that is, the
(第2の実施例)
第1の実施例と同様の第1及び第2の圧電基板1、2、支持基板3を準備した。また、位置決めして接合する工程も、第1の実施例と同様の位置決め接合装置を用いた。なお、第2の実施例において、第1の実施例と同一の構成要素については、同一の符号を付して簡単な説明に留める。
(Second embodiment)
First and second
(位置決めして接合する工程)
支持基板3、複数の第1及び第2の圧電基板1、2の位置決め接合方法について説明する。図10に、本実施例で行った位置決めして接合する工程の流れを示す。
(Positioning and joining process)
A method for positioning and bonding the
[1] 第1の実施例と同じ方法で、第2の圧電基板2の面1baに接着剤を塗布した。次に、図10(a)に示すように、第2の圧電基板2の第2の主面1bb側を下基板吸着ステージ403に吸着固定する。そして、下基板吸着ステージ403をZ軸方向に対して上昇させ、第2の圧電基板2の第2の主面1bbがカメラユニット401の焦点位置に位置するようにZ軸方向に対して位置決めする。この状態で、下基板吸着ステージ403のX、Y軸に対する角度θまたはカメラユニット401のX,Y,Z軸に対する位置を調整する。この調整位置は、図2(b)に示したアライメントマーク20の中心位置、つまり点線201と点線202の交点が、カメラユニット401の撮影画像の中心位置に一致するように位置決めする。この状態で、カメラユニット401を固定した後、下基板吸着ステージ403をZ軸方向に対して降下させる。
[1] An adhesive was applied to the surface 1ba of the second
[2] 次に、支持基板3の第1の主面1ca側を、上基板吸着ステージ402に吸着固定する。そのとき、左右一組のアライメントマーク21が切り欠き部404の内側に位置するように固定する。続いて、図10(b)に示すように、上基板吸着ステージ402をY軸方向に対して水平移動し、カメラユニット401によってアライメントマーク21を検出する。この状態で図3(b)に示した点線302と中心線301の交点がカメラユニット401の撮影画像の中心位置に一致するように上基板吸着ステージ402のX、Y軸に対する角度θを調整した。
[2] Next, the first
[3] その後、図10(c)に示すように、下基板吸着ステージ403をZ軸方向に対して上昇させ、支持基板3に第2の圧電基板2を近接させ、支持基板3の第2の主面1cbと、第2の圧電基板2の第1の主面1baを接合した。これにより、支持基板3と第2の圧電基板2が積層された積層体が形成される。
[3] Thereafter, as shown in FIG. 10C, the lower
[4] 次に、第1の圧電基板1の第1の主面1aaに接着剤を塗布した。続いて、第1の圧電基板1の第2の主面1abを下基板吸着ステージ403に吸着し、下基板吸着ステージ403をZ軸方向に対して上昇させ、第1の主面1aaが、カメラユニット401の焦点位置に位置するようにZ軸方向に対して調整した。この状態で、下基板吸着ステージ403のX、Y軸に対する角度θまたはカメラユニット401のX,Y,Z軸方向に対する位置を調整する。この調整位置は、図2(b)に示したアライメントマーク20の中心位置、つまり点線201と点線202の交点が、カメラユニット401の撮影画像の中心位置に一致するように調整する。この状態で、カメラユニット401を固定した後、下基板吸着ステージ403をZ軸方向に対して降下させる。
[4] Next, an adhesive was applied to the first main surface 1aa of the first
[5] 次に、上述の[3]に示したステップで形成した支持基板3と第2の圧電基板2の積層体の支持基板3の第1の主面1caを上基板吸着ステージ402に吸着固定する。そのとき、左右一組のアライメントマーク21が切り欠き部404の内側に位置するように固定する。続いて、上基板吸着ステージ402をY軸方向に対して水平移動させ、カメラユニット401によってアライメントマーク21を検出する。この状態で、図3(b)に示した点線302と中心線301の交点が、カメラユニット401の撮影画像の中心位置に一致するように、上基板吸着ステージ402のX、Y軸に対する角度θを調整した。
[5] Next, the first
[6] この状態で、下基板吸着ステージ403をZ軸方向に対して上昇させ、積層体の第2の圧電基板2の第2の主面1bbと、第1の圧電基板1の第1の主面1aaとを接合する。これにより、支持基板3、第2の圧電基板2、第1の圧電基板1の順に積層して積層体を形成した。
[6] In this state, the lower
[7] 次に、別の第2の圧電基板2の第1の主面1baに接着剤を塗布した後、第2の主面1bbを下基板吸着ステージ403に吸着固定した。そして、下基板吸着ステージ403をZ軸方向に対して上昇させ、第1の主面1baが、カメラユニット401の焦点位置に位置するようにZ軸方向に対して調整した。この状態で、下基板吸着ステージ403のX、Y軸に対する角度θまたはカメラユニット401のX,Y,Z軸方向に対する位置を調整する。調整位置は、図2(b)に示したアライメントマーク20の中心位置、つまり点線201と点線202の交点が、カメラユニット401の撮影画像の中心位置に一致するように調整する。この状態で、カメラユニット401を固定した後、下基板吸着ステージ403をZ軸方向に対して降下させる。
[7] Next, after an adhesive was applied to the first main surface 1ba of another second
[8] 次に、上述の[6]に示したステップで形成した積層体(支持基板3、第2の圧電基板2、第1の圧電基板1)が有する支持基板3の第1の主面1caを、上基板吸着ステージ402に吸着固定する。そのとき、左右一組のアライメントマーク21が切り欠き部404の内側に位置するように固定する。
[8] Next, the first main surface of the
[9] 上基板吸着ステージ402をY軸方向に対して水平移動し、カメラユニット401によって、上基板吸着ステージ402に対して支持基板3が固定された側の反対側から、アライメントマーク21を検出する。この状態で、図3(b)に示した点線303と中心線301の交点が、カメラユニット401の撮影画像の中心位置に一致するように、上基板吸着ステージ402のX、Y軸に対する角度θを調整した。
[9] The upper
[10] 下基板吸着ステージ403をZ軸方向に対して上昇させ、積層体と第2の圧電基板2を接合する。
[10] The lower
[11] 次に、別の第1の圧電基板1の第1の主面1aaに接着剤を塗布した。そして、第2の主面1abを下基板吸着ステージ403に吸着固定し、下基板吸着ステージ403をZ軸方向に対して上昇させ、第1の圧電基板1の第1の主面1aaが、カメラユニット401の焦点位置に一致するようにZ軸方向に対する位置を調整する。この状態で、下基板吸着ステージ403のX、Y軸に対する角度θまたはカメラユニット401のX,Y,Z軸方向に対する位置を調整する。この調整位置は、図2(b)に示したアライメントマーク20の中心位置つまり点線201と点線202の交点が、カメラユニット401の撮影画像の中心位置に一致するように調整する。この状態で、カメラユニット401を固定した後、下基板吸着ステージ403をZ軸方向に対して降下させる。
[11] Next, an adhesive was applied to the first main surface 1aa of another first
[12]上述の[9]に示したステップで形成した積層体(支持基板3、第2の圧電基板2、第1の圧電基板1、第2の圧電基板2)における支持基板3の第1の主面1caを上基板吸着ステージ402に吸着固定する。そのとき、左右一組のアライメントマーク21が切り欠き部404の内側に位置するように固定する。次に、上基板吸着ステージ402をY軸方向に対して水平移動し、カメラユニット401によってアライメントマーク21を検出する。この状態で、図3(b)に示す点線303と中心線301の交点が、カメラユニット401の撮影画像の中心位置に一致するように上基板吸着ステージ402のX、Y軸に対する角度θを調整した。
[12] The first of the
[13] 下基板吸着ステージ403をZ軸方向に対して上昇させ、積層体と第1の圧電基板1を接合する。これにより、支持基板3、第2の圧電基板2、第1の圧電基板1、第2の圧電基板2、第1の圧電基板1の積層体を形成した。
[13] The lower
さらに、[7]〜[13]に示したステップを、[9]と[11]に示したステップと位置決め位置を順次ずらしながら行った。つまり、アライメントマーク21を利用して、図3(b)に示した中心線301と各点線304〜310との各交点にそれぞれ位置調整しながら7回繰返した。更に、第2の圧電基板2を積層体の下方に1つ積層し、また更に最下層として別の支持基板3を接合し、圧力室が9層で積層されたインクジェットヘッドの積層体を形成した。積層された各層に形成された圧力室は、溝11の長手方向に直交する方向に対してそれぞれ42.3μmずれた位置に形成される。各層における各圧力室の中心位置を、測長器を用いて測定したところ、±3μmの範囲内で精度良く形成されていた。このように製造されたインクジェットヘッドは、600dpiの高密度で吐出することが可能となる。
Further, the steps shown in [7] to [13] were performed while sequentially shifting the positioning positions from the steps shown in [9] and [11]. That is, the
上述したように、実施形態によれば、アライメントマーク19、20、21を基準として、支持基板3と複数の第1及び第2の圧電基板1,2を位置決めすることで、支持基板3に対して各圧電基板1の位置を容易にずらし、位置決めして接合することが可能になる。その結果、支持基板3に積層された各圧電基板1の圧力室801〜809を高密度かつ高精度に形成することができる。
As described above, according to the embodiment, the
1 第1の圧電基板
2 第2の圧電基板
3 支持基板
1aa 第1の圧電基板の第1の主面
1ab 第1の圧電基板の第2の主面
1ba 第2の圧電基板の第1の主面
1bb 第2の圧電基板の第2の主面
1ca 支持基板の第1の主面
1cb 支持基板の第2の主面
11 溝
12 溝
13 溝
14 電極
15 電極
16 電極
17 電極
18 電極
19 アライメントマーク
20 アライメントマーク
21 アライメントマーク
801〜809 圧力室
DESCRIPTION OF
Claims (5)
複数の前記圧電基板の第1の主面に第1のアライメントマークを形成する工程と、前記第1の主面に複数の前記溝を形成する工程と、前記溝の前記壁の内面を含む前記第1の主面に前記電極を形成する工程と、前記圧電基板を支持する支持基板の第1の主面に第2のアライメントマークを形成する工程と、前記支持基板に複数の前記圧電基板を順次、位置決めして接合する工程とを有し、
前記第1のアライメントマーク及び前記第2のアライメントマークの少なくとも一方を、前記圧電基板の前記溝の長手方向に交差する方向に対して、前記複数の溝のピッチよりも狭い間隔のパターンで形成し、
前記位置決めして接合する工程は、前記第2のアライメントマークに対して、前記圧電基板の前記第1のアライメントマークを位置決めした状態で、前記支持基板の第2の主面と前記圧電基板の前記第1の主面を接合して積層体を形成する第1工程と、
前記積層体の前記圧電基板の側に、他の前記圧電基板を、前記第2のアライメントマークを基準として、前記他の圧電基板の前記第1のアライメントマークを位置決めした状態で接合する第2工程とを含む、ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。 There is a pressure chamber that communicates with the discharge port that discharges the liquid and stores the liquid discharged from the discharge port, and the wall constituting the pressure chamber expands and contracts to discharge the liquid from the discharge port. The pressure chamber is configured by a groove provided in the piezoelectric substrate, and the first direction intersects the first direction in a cross section intersecting the liquid supply direction in the pressure chamber. In each of the second directions, a method of manufacturing a liquid discharge head in which an electrode is provided on the inner surface of the opposing wall of the pressure chamber,
Including a step of forming a first alignment mark on a first main surface of the plurality of piezoelectric substrates, a step of forming a plurality of grooves on the first main surface, and an inner surface of the wall of the groove Forming the electrodes on a first main surface; forming a second alignment mark on a first main surface of a support substrate supporting the piezoelectric substrate; and a plurality of the piezoelectric substrates on the support substrate. Sequentially positioning and joining,
At least one of the first alignment mark and the second alignment mark is formed in a pattern having an interval narrower than the pitch of the plurality of grooves with respect to a direction intersecting the longitudinal direction of the grooves of the piezoelectric substrate. ,
The step of positioning and bonding includes the step of positioning the first alignment mark of the piezoelectric substrate with respect to the second alignment mark, and the second main surface of the support substrate and the piezoelectric substrate. A first step of joining the first main surfaces to form a laminate;
A second step of bonding the other piezoelectric substrate to the piezoelectric substrate side of the multilayer body in a state where the first alignment mark of the other piezoelectric substrate is positioned with reference to the second alignment mark. A method for manufacturing a liquid discharge head, comprising:
前記位置決めして接合する工程が、前記第1のステージに固定された前記支持基板の前記第2のアライメントマークを、前記検出機構部によって、前記第1のステージに対して前記支持基板が固定された側の反対側から検出して、前記検出機構部を位置決めした後、前記検出機構部を固定した状態で前記第1のステージを前記検出機構部から離間させるステップと、前記圧電基板が固定された前記第2のステージを前記検出機構部に近接させ、前記圧電基板の前記第1のアライメントマークを前記第2のステージを前記検出機構部で検出し、前記第2のステージを位置決した後、前記第2のステージを前記検出機構部から離間させるステップと、前記検出機構部によって前記第2のアライメントマークを検出した位置に、前記第1のステージを戻し、前記検出機構部によって前記第2のアライメントマークを検出して、前記第1のステージを位置決めするステップと、前記第2のステージを前記第1のステージに近接させ、前記支持基板と前記圧電基板を接合するステップとを有する、液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記位置決めして接合する工程は、前記支持基板と前記圧電基板が接合された積層体の前記支持基板の前記第1の主面を前記第1のステージに固定し、前記支持基板の前記第2のアライメントマークを前記検出機構部によって検出し、前記検出機構部を位置決めした後、前記検出機構部を固定した状態で前記第1のステージを前記検出機構部から離間させるステップと、
他の前記圧電基板が固定された前記第2のステージを前記検出機構部に近接させ、前記他の圧電基板の前記第1のアライメントマークを前記検出機構部によって検出し、前記第2のステージを調整した後、前記第2のステージを前記検出機構部から離間させるステップと、
前記検出機構部によって前記第2のアライメントマークを検出した位置に、前記第1のステージを戻し、前記検出機構部によって前記支持基板の前記第2のアライメントマークを検出して、前記第1のステージを位置決めするステップと、
位置決めした前記第1のステージに前記第2のステージを近接させ、前記積層体に前記圧電基板を接合するステップと、を有する、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。 A first stage to which the first main surface of the support substrate is fixed, a detection mechanism unit that is provided so as to be adjustable in position and detects the first and second alignment marks, and the first stage The piezoelectric substrate is fixed to a surface facing the second stage, and a second stage provided so that the position can be adjusted,
In the positioning and joining step, the support substrate is fixed to the first stage by the detection mechanism unit with the second alignment mark of the support substrate fixed to the first stage. After detecting from the opposite side to positioning the detection mechanism portion, the step of separating the first stage from the detection mechanism portion with the detection mechanism portion fixed, and the piezoelectric substrate being fixed After the second stage is brought close to the detection mechanism unit, the first alignment mark on the piezoelectric substrate is detected by the detection mechanism unit, and the second stage is positioned. Separating the second stage from the detection mechanism, and the first stage at a position where the detection mechanism detects the second alignment mark. Returning, detecting the second alignment mark by the detection mechanism and positioning the first stage; bringing the second stage close to the first stage; and the supporting substrate and the piezoelectric A method of manufacturing a liquid discharge head, comprising the steps of bonding substrates:
The step of positioning and bonding fixes the first main surface of the support substrate of the laminated body in which the support substrate and the piezoelectric substrate are bonded to the first stage, and the second of the support substrate. Detecting the alignment mark by the detection mechanism, positioning the detection mechanism, and separating the first stage from the detection mechanism with the detection mechanism fixed.
The second stage to which the other piezoelectric substrate is fixed is brought close to the detection mechanism unit, the first alignment mark of the other piezoelectric substrate is detected by the detection mechanism unit, and the second stage is After adjusting, separating the second stage from the detection mechanism;
The first stage is returned to the position where the second alignment mark is detected by the detection mechanism, the second alignment mark on the support substrate is detected by the detection mechanism, and the first stage is detected. Positioning the step;
4. The liquid ejection head according to claim 1, further comprising: bringing the second stage close to the positioned first stage and bonding the piezoelectric substrate to the stacked body. 5. Production method.
前記位置決めして接合する工程が、前記圧電基板が固定された前記第2のステージを前記検出機構部に近接させ、前記圧電基板の前記第1のアライメントマークを前記検出機構部によって検出し、前記検出機構部または前記第2のステージを位置決めし、前記検出機構部を固定した状態で前記第2のステージを前記検出機構部から離間させるステップと、前記支持基板が固定された前記第1のステージを前記検出機構部に近接させ、前記支持基板の前記第2のアライメントマークを、前記検出機構部によって、前記第1のステージに対して前記支持基板が固定された側の反対側から検出して、前記第1のステージを調整した後、前記第2のステージを前記第1のステージに近接させ、前記支持基板と前記圧電基板を接合するステップとを有する、液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記位置決めして接合する工程は、他の前記圧電基板が固定された前記第2のステージを前記検出機構部に近接させ、前記他の圧電基板の前記第1のアライメントマークを前記検出機構部によって検出し、前記検出機構部または前記第2のステージの位置を調整し、前記検出機構部を固定した後、前記第2のステージを前記検出機構部から離間させるステップと、
前記支持基板と前記圧電基板が接合された積層体の前記支持基板の前記第1の主面を前記第1のステージに固定し、前記支持基板の前記第2のアライメントマークを、前記検出機構部によって、前記第1のステージに対して前記支持基板が固定された側の反対側から検出して、前記第1のステージを位置決めするステップと、
位置決めした前記第1のステージに前記第2のステージを近接させ、前記積層体と前記他の圧電基板を接合するステップと、を有する、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。 The first main surface of the support substrate is fixed, the first stage is provided so that the position can be adjusted, and the detection mechanism is provided so that the position can be adjusted, and detects the first and second alignment marks. And a second stage provided with the piezoelectric substrate fixed to the side facing the first stage and having a position adjustable.
In the positioning and joining step, the second stage to which the piezoelectric substrate is fixed is brought close to the detection mechanism unit, and the first alignment mark of the piezoelectric substrate is detected by the detection mechanism unit, Positioning the detection mechanism unit or the second stage, and separating the second stage from the detection mechanism unit in a state where the detection mechanism unit is fixed; and the first stage on which the support substrate is fixed And the second alignment mark on the support substrate is detected by the detection mechanism unit from the side opposite to the side on which the support substrate is fixed with respect to the first stage. After adjusting the first stage, bringing the second stage close to the first stage and joining the support substrate and the piezoelectric substrate. , The method of manufacturing a liquid discharge head,
In the positioning and joining step, the second stage to which the other piezoelectric substrate is fixed is brought close to the detection mechanism unit, and the first alignment mark of the other piezoelectric substrate is moved by the detection mechanism unit. Detecting, adjusting the position of the detection mechanism unit or the second stage, fixing the detection mechanism unit, and then separating the second stage from the detection mechanism unit;
The first main surface of the support substrate of the laminate in which the support substrate and the piezoelectric substrate are joined is fixed to the first stage, and the second alignment mark of the support substrate is fixed to the detection mechanism unit. Detecting from the opposite side of the side on which the support substrate is fixed to the first stage, and positioning the first stage;
4. The liquid ejection according to claim 1, further comprising: bringing the second stage close to the positioned first stage and joining the stacked body and the other piezoelectric substrate. 5. Manufacturing method of the head.
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