JP3006157B2 - パルス滴付着装置用圧電素子の製造方法 - Google Patents
パルス滴付着装置用圧電素子の製造方法Info
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- JP3006157B2 JP3006157B2 JP3129439A JP12943991A JP3006157B2 JP 3006157 B2 JP3006157 B2 JP 3006157B2 JP 3129439 A JP3129439 A JP 3129439A JP 12943991 A JP12943991 A JP 12943991A JP 3006157 B2 JP3006157 B2 JP 3006157B2
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- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/10—Finger type piezoelectric elements
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、パルス滴付着装置用圧
電素子の製造方法に関し、より具体的には圧電材料のせ
ん断変形を利用したパルス滴インクジェットプリンタヘ
ッド用圧電素子の製造方法に関するものである。
電素子の製造方法に関し、より具体的には圧電材料のせ
ん断変形を利用したパルス滴インクジェットプリンタヘ
ッド用圧電素子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、圧電素子のせん断変形を利用した
パルス滴付着装置の構成及び製造方法について特開昭６
３ー２４７０５１号公報に記載されている。該パルス滴
付着装置及び圧電素子の構成例を図６に示す。このパル
ス滴付着装置は多数のインク噴射孔６１を有する液滴噴
射ノズルプレート６２と、該ノズルプレートが接続され
た多数のインク溝６３（圧力チャンバー）と側面６４に
駆動用電極が形成された圧電材料からなるせん断変形圧
電素子６５と、インク補充のための給液機構（図示せ
ず）から構成されている。上記パルス滴付着装置は駆動
電極に電界を印加すると圧電材料がせん断変形を起こし
インク溝の容積変化をひきおこす。その結果としてイン
ク溝中の液圧が変化しノズルプレートの噴射孔からイン
クが噴射される。
パルス滴付着装置の構成及び製造方法について特開昭６
３ー２４７０５１号公報に記載されている。該パルス滴
付着装置及び圧電素子の構成例を図６に示す。このパル
ス滴付着装置は多数のインク噴射孔６１を有する液滴噴
射ノズルプレート６２と、該ノズルプレートが接続され
た多数のインク溝６３（圧力チャンバー）と側面６４に
駆動用電極が形成された圧電材料からなるせん断変形圧
電素子６５と、インク補充のための給液機構（図示せ
ず）から構成されている。上記パルス滴付着装置は駆動
電極に電界を印加すると圧電材料がせん断変形を起こし
インク溝の容積変化をひきおこす。その結果としてイン
ク溝中の液圧が変化しノズルプレートの噴射孔からイン
クが噴射される。
【０００３】複数個のインク溝を有する圧電素子の製造
方法としては、基板上に接合された圧電材料または圧電
材料そのものにダイアモンドカッターブレードや、レー
ザ等を用いてインク溝を形成するという方法が提示され
ていた。この様な圧電素子をインクジェットプリンタヘ
ッドに応用する場合インク噴射ノズル孔の集積度を向上
させるためにはインク溝を高精度に多数個形成する必要
があった。また圧電材料のせん断変形を有効に利用する
には圧電材料の壁６６の幅寸法に対して高さ寸法を大き
くする必要があった。
方法としては、基板上に接合された圧電材料または圧電
材料そのものにダイアモンドカッターブレードや、レー
ザ等を用いてインク溝を形成するという方法が提示され
ていた。この様な圧電素子をインクジェットプリンタヘ
ッドに応用する場合インク噴射ノズル孔の集積度を向上
させるためにはインク溝を高精度に多数個形成する必要
があった。また圧電材料のせん断変形を有効に利用する
には圧電材料の壁６６の幅寸法に対して高さ寸法を大き
くする必要があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記で
示したダイアモンドカッターブレードや、レーザ等を用
いてインク溝を形成するという方法では、圧電材料のせ
ん断変形に有効な深いインク溝を加工する場合、製造方
法として極めて能率が低く、また加工による歩留りが悪
い上、寸法・ピッチ精度的にも要求を満足することは困
難であった。
示したダイアモンドカッターブレードや、レーザ等を用
いてインク溝を形成するという方法では、圧電材料のせ
ん断変形に有効な深いインク溝を加工する場合、製造方
法として極めて能率が低く、また加工による歩留りが悪
い上、寸法・ピッチ精度的にも要求を満足することは困
難であった。
【０００５】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、インク溝の集積度が高く圧電材
料のせん断変形が有効利用できる形状を有するインクジ
ェットプリンタヘッド用圧電素子を安価に製造する方法
を提示することを目的とする。
になされたものであり、インク溝の集積度が高く圧電材
料のせん断変形が有効利用できる形状を有するインクジ
ェットプリンタヘッド用圧電素子を安価に製造する方法
を提示することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の製造方法は圧電材料及び補助材料からなる適
正な粘度をもつ成形用原料を調整する工程と、該成形用
原料を所定の型に流し込み、複数のインク溝と圧電材料
の壁を有する成形体を成形する工程と、該成形体を焼結
する工程と、該成形体を分極する工程と、該成形体の溝
の側面に電極を形成する工程を有している。
に本発明の製造方法は圧電材料及び補助材料からなる適
正な粘度をもつ成形用原料を調整する工程と、該成形用
原料を所定の型に流し込み、複数のインク溝と圧電材料
の壁を有する成形体を成形する工程と、該成形体を焼結
する工程と、該成形体を分極する工程と、該成形体の溝
の側面に電極を形成する工程を有している。
【０００７】好ましくは、前記成形体を成形する工程
は、成形体の前記壁の長手方向の前端部に、インク噴射
孔を有するノズルプレートを接着するための面、および
前記壁の長手方向に沿った上面部に、カバープレートを
接着するための面をそれぞれ一体に成形する。
は、成形体の前記壁の長手方向の前端部に、インク噴射
孔を有するノズルプレートを接着するための面、および
前記壁の長手方向に沿った上面部に、カバープレートを
接着するための面をそれぞれ一体に成形する。
【０００８】さらに好ましくは、前記成形体を成形する
工程は、さらに、流し込んだ原料を型の中で乾燥する工
程と、乾燥収縮を利用し成形体を離型する工程とを有す
る。
工程は、さらに、流し込んだ原料を型の中で乾燥する工
程と、乾燥収縮を利用し成形体を離型する工程とを有す
る。
【０００９】
【作用】上記の工程を有する本発明の製造方法では、成
形用原料を調整する第一工程にて、圧電材料及び補助材
料にてゾル−ゲル溶液や泥しょう等を作製し、次の工程
の流し込みに適した粘度に調整する。第二工程では該成
形用原料を所定の形状の成形体、即ち複数のインク溝と
圧電材料の壁を有する成形体が成形できる様に構成され
た型の中に流し込む。第三工程では成形体を、焼結炉を
用いて焼結する。これにより、成形体は、溝加工を施す
ことなく、所定の深い溝を複数有するものとなる。そし
て、第四工程では焼結した成形体を分極処理し、第五工
程では溝の側面に電極を形成して、圧電素子として完成
する。
形用原料を調整する第一工程にて、圧電材料及び補助材
料にてゾル−ゲル溶液や泥しょう等を作製し、次の工程
の流し込みに適した粘度に調整する。第二工程では該成
形用原料を所定の形状の成形体、即ち複数のインク溝と
圧電材料の壁を有する成形体が成形できる様に構成され
た型の中に流し込む。第三工程では成形体を、焼結炉を
用いて焼結する。これにより、成形体は、溝加工を施す
ことなく、所定の深い溝を複数有するものとなる。そし
て、第四工程では焼結した成形体を分極処理し、第五工
程では溝の側面に電極を形成して、圧電素子として完成
する。
【００１０】なお、第二工程の成形において、成形体の
前記壁の長手方向の前端部に、インク噴射孔を有するノ
ズルプレートを接着するための面、および前記壁の長手
方向に沿った上面部に、カバープレートを接着するため
の面をそれぞれ一体に成形することで、成形体の後加工
を一層省略することを可能にする。
前記壁の長手方向の前端部に、インク噴射孔を有するノ
ズルプレートを接着するための面、および前記壁の長手
方向に沿った上面部に、カバープレートを接着するため
の面をそれぞれ一体に成形することで、成形体の後加工
を一層省略することを可能にする。
【００１１】また、第二工程の成形において、型材料は
吸水性等が制御されており成形用原料中の溶媒成分の吸
収速度、蒸発速度がコントロールされることで、型の中
で乾燥が続けられる。このとき、溶媒の含有率が少なく
なるに従い型の中の成形体は収縮する。その後、型の中
で収縮した成形体を型から離型する。このとき型と成形
体の間には乾燥収縮による隙間ができているので極めて
容易に離型できる。
吸水性等が制御されており成形用原料中の溶媒成分の吸
収速度、蒸発速度がコントロールされることで、型の中
で乾燥が続けられる。このとき、溶媒の含有率が少なく
なるに従い型の中の成形体は収縮する。その後、型の中
で収縮した成形体を型から離型する。このとき型と成形
体の間には乾燥収縮による隙間ができているので極めて
容易に離型できる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。図１から図４に本実施例の製造工程
を示す。図１は成形用原料調整工程を示す図である。
参照して説明する。図１から図４に本実施例の製造工程
を示す。図１は成形用原料調整工程を示す図である。
【００１３】本実施例では出発原料として酢酸鉛、ジル
コニウムアルコキシド、チタニウムアルコキシドを用い
た。酢酸鉛を２−メトキシエタノールに溶かし、ジルコ
ニウムノルマルプロポキシド、チタニウムイソプロポキ
シドの２−メトキシエタノール溶液を加えた。次に容器
１３中の該混合アルコキシド溶液１１に水１２を滴下し
加水分解を行い成形用原料２１を得た。得られたゾル溶
液がゲル化する速度を制御しながらゲルがえい糸性を示
す粘度になった状態で、型へ流し込んだ。図２は流し込
みの工程を示す図である。型は複数の溝２７が設けられ
た側型２２、単一の溝２８が設けられた側型２３、成形
用原料２１を流し込むための流入口２９が設けられた上
型２４及び成形体と同様の形状の突部３０が設けられた
下型２６から構成されている。
コニウムアルコキシド、チタニウムアルコキシドを用い
た。酢酸鉛を２−メトキシエタノールに溶かし、ジルコ
ニウムノルマルプロポキシド、チタニウムイソプロポキ
シドの２−メトキシエタノール溶液を加えた。次に容器
１３中の該混合アルコキシド溶液１１に水１２を滴下し
加水分解を行い成形用原料２１を得た。得られたゾル溶
液がゲル化する速度を制御しながらゲルがえい糸性を示
す粘度になった状態で、型へ流し込んだ。図２は流し込
みの工程を示す図である。型は複数の溝２７が設けられ
た側型２２、単一の溝２８が設けられた側型２３、成形
用原料２１を流し込むための流入口２９が設けられた上
型２４及び成形体と同様の形状の突部３０が設けられた
下型２６から構成されている。
【００１４】これらは割り型構造となっており図２の様
に分解できる。この型の中でゲル化反応を進行させ所定
形状のいわゆる湿潤ゲル体を作製した。引続き型の中で
溶媒成分の２−メトキシエタノール及び水分を乾燥、揮
発させ、いわゆる乾燥ゲル体を作製した。上記工程中に
ゲル体は数％の収縮を起こし割り型を分解することで乾
燥ゲル成形体を得た。図３に成形体の概略図を示した。
成形体３１の外形形状寸法は約８×３５×１．３ｍｍで
ある。８×３５ｍｍの片面に幅寸法約０．１１ｍｍで深
さ寸法約０．２２ｍｍの溝３２がピッチ約０．２２ｍｍ
にて３４本形成されている。該寸法を有する成形体を炉
中にて特に８０〜２００℃及び３５０〜６００℃の昇温
率に注意して昇温し、１２５０℃で２ｈｒ焼結した。得
られた焼結体の概略図を図４に示した。焼結体４１の外
形形状寸法は約６×２６×１ｍｍであった。溝３２の寸
法は、幅寸法約０．０８５ｍｍで深さ寸法約０．１７ｍ
ｍでピッチ約０．１７ｍｍにて３４本形成されている。
焼結体の相対密度は約９６％とち密化されており、出発
原料組成比のチタン酸ジルコン酸鉛Ｐｂ（Ｔｉ，Ｚｒ）
Ｏ3であった。
に分解できる。この型の中でゲル化反応を進行させ所定
形状のいわゆる湿潤ゲル体を作製した。引続き型の中で
溶媒成分の２−メトキシエタノール及び水分を乾燥、揮
発させ、いわゆる乾燥ゲル体を作製した。上記工程中に
ゲル体は数％の収縮を起こし割り型を分解することで乾
燥ゲル成形体を得た。図３に成形体の概略図を示した。
成形体３１の外形形状寸法は約８×３５×１．３ｍｍで
ある。８×３５ｍｍの片面に幅寸法約０．１１ｍｍで深
さ寸法約０．２２ｍｍの溝３２がピッチ約０．２２ｍｍ
にて３４本形成されている。該寸法を有する成形体を炉
中にて特に８０〜２００℃及び３５０〜６００℃の昇温
率に注意して昇温し、１２５０℃で２ｈｒ焼結した。得
られた焼結体の概略図を図４に示した。焼結体４１の外
形形状寸法は約６×２６×１ｍｍであった。溝３２の寸
法は、幅寸法約０．０８５ｍｍで深さ寸法約０．１７ｍ
ｍでピッチ約０．１７ｍｍにて３４本形成されている。
焼結体の相対密度は約９６％とち密化されており、出発
原料組成比のチタン酸ジルコン酸鉛Ｐｂ（Ｔｉ，Ｚｒ）
Ｏ3であった。
【００１５】上記の焼結体の６×２６ｍｍの両面にラッ
プ加工を施し、フレキシブル板状電極（図示せず）を用
いて厚み方向に分極処理した。分極条件は室温、シリコ
ンオイル中２．５ｋＶ／ｍｍ、２０ｍｉｎにて行った。
分極後の焼結体はスパッタ法を用いて溝３２の側面にニ
ッケル電極を形成した。得られた圧電素子は溝３２の側
面に形成された電極（駆動電極）に電界を印加すること
で、分極方向と電界方向が直交するためにせん断変形を
起こし溝３２の容積変化を引き起こす。この容積変化が
インク滴の噴射に利用される。
プ加工を施し、フレキシブル板状電極（図示せず）を用
いて厚み方向に分極処理した。分極条件は室温、シリコ
ンオイル中２．５ｋＶ／ｍｍ、２０ｍｉｎにて行った。
分極後の焼結体はスパッタ法を用いて溝３２の側面にニ
ッケル電極を形成した。得られた圧電素子は溝３２の側
面に形成された電極（駆動電極）に電界を印加すること
で、分極方向と電界方向が直交するためにせん断変形を
起こし溝３２の容積変化を引き起こす。この容積変化が
インク滴の噴射に利用される。
【００１６】図５に上記の製法で製作した圧電素子を用
いたパルス滴付着装置用圧電ヘッドの概略図を示す。圧
電素子５０はフレキシブルな接着層５１を介してカバー
プレート５２と接着される。圧電素子５０の溝３２の長
手方向の前面にインク噴射孔５３を備えたノズルプレー
ト５４を接着する。その後バックカバー５５とバックプ
レート５６が接着される。このパルス滴付着装置は圧電
素子５０の溝３２の側面に形成された駆動電極に電圧を
印加することで、圧電材料の壁３３のせん断変形を引き
起こす。溝３２及びカバープレート５２で形成された部
分はインクの流路、インクチャンバーとして動作し上述
の圧電材料の壁３３のせん断変形に伴い容積変化を引き
起こす。容積変化に伴う圧力の発生によりインク噴射孔
５３からインク滴の噴射が行われる。
いたパルス滴付着装置用圧電ヘッドの概略図を示す。圧
電素子５０はフレキシブルな接着層５１を介してカバー
プレート５２と接着される。圧電素子５０の溝３２の長
手方向の前面にインク噴射孔５３を備えたノズルプレー
ト５４を接着する。その後バックカバー５５とバックプ
レート５６が接着される。このパルス滴付着装置は圧電
素子５０の溝３２の側面に形成された駆動電極に電圧を
印加することで、圧電材料の壁３３のせん断変形を引き
起こす。溝３２及びカバープレート５２で形成された部
分はインクの流路、インクチャンバーとして動作し上述
の圧電材料の壁３３のせん断変形に伴い容積変化を引き
起こす。容積変化に伴う圧力の発生によりインク噴射孔
５３からインク滴の噴射が行われる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の製造方法によれば電圧印加によって効率の良いせ
ん断変形を生ずる形状寸法比を有する多数個の圧電材料
の壁とインクの流路及び圧力チャンバーとして動作する
インク溝を備えたパルス滴付着装置用圧電素子を機械加
工やレーザ加工等による溝加工を施すことなく安価でし
かも歩留り良く製造することができる。
発明の製造方法によれば電圧印加によって効率の良いせ
ん断変形を生ずる形状寸法比を有する多数個の圧電材料
の壁とインクの流路及び圧力チャンバーとして動作する
インク溝を備えたパルス滴付着装置用圧電素子を機械加
工やレーザ加工等による溝加工を施すことなく安価でし
かも歩留り良く製造することができる。
【図１】本実施例の製造法の成形用原料調整工程を示す
概略図である。
概略図である。
【図２】本実施例の製造法の型への流し込み工程を示す
概略図である。
概略図である。
【図３】本実施例の製造法による圧電素子の成形体を示
す概略図である。
す概略図である。
【図４】本実施例の製造法による圧電素子の焼結体を示
す概略図である。
す概略図である。
【図５】本実施例の製造法で製造された圧電素子を用い
たパルス滴付着装置の概略図である。
たパルス滴付着装置の概略図である。
【図６】従来例の製造法で製造された圧電素子を用いた
パルス滴付着装置の概略図である。
パルス滴付着装置の概略図である。
２１ 成形用原料 ２２ 型（側型） ２３ 型（側型） ２４ 型（上型） ２５ 型（下型） ３１ 成形体 ３２ 溝 ３３ 圧電材料の壁 ５０ 圧電素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−247051（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−252750（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−150355（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B41J 2/16 B41J 2/045 B41J 2/055 H01L 41/09
Claims (3)
- 【請求項１】 複数のインク溝と圧電材料の壁を有し、
該インク溝の側面に電界を印加するための駆動電極が形
成されたパルス滴付着装置用圧電素子の製造方法に於
て、 圧電材料及び補助材料からなる適正な粘度をもつ成形用
原料を調整する工程と、 該成形用原料を所定の型に流し込み、複数のインク溝と
圧電材料の壁を有する成形体を成形する工程と、 該 成形体を焼結する工程と、 該成形体を分極する工程と、 該成形体の溝の側面に電極を形成する工程と から製造さ
れることを特徴とするパルス滴付着装置用圧電素子の製
造方法。 - 【請求項２】 請求項１において、前記成形体を成形す
る工程は、成形体の前記壁の長手方向の前端部に、イン
ク噴射孔を有するノズルプレートを接着するための面、
および前記壁の長手方向に沿った上面部に、カバープレ
ートを接着するための面をそれぞれ一体に成形すること
を特徴とするパルス滴付着装置用圧電素子の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２において、前記
成形体を成形する工程は、さらに、 流し込んだ原料を型の中で乾燥する工程と、 乾燥収縮を利用し成形体を離型する工程とを有すること
を特徴とするパルス滴付着装置用圧電素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3129439A JP3006157B2 (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | パルス滴付着装置用圧電素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3129439A JP3006157B2 (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | パルス滴付着装置用圧電素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04353464A JPH04353464A (ja) | 1992-12-08 |
| JP3006157B2 true JP3006157B2 (ja) | 2000-02-07 |
Family
ID=15009499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3129439A Expired - Lifetime JP3006157B2 (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | パルス滴付着装置用圧電素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3006157B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6494566B1 (en) * | 1997-01-31 | 2002-12-17 | Kyocera Corporation | Head member having ultrafine grooves and a method of manufacture thereof |
| JP2001322286A (ja) * | 2000-05-18 | 2001-11-20 | Konica Corp | インクジェットヘッド及びインクジェットヘッドプリンタ並びにインクジェットヘッドの製造方法 |
-
1991
- 1991-05-31 JP JP3129439A patent/JP3006157B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04353464A (ja) | 1992-12-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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