JP3183107B2 - Method of manufacturing inkjet head - Google Patents

Method of manufacturing inkjet head

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JP3183107B2 JP18009295A JP18009295A JP3183107B2 JP 3183107 B2 JP3183107 B2 JP 3183107B2 JP 18009295 A JP18009295 A JP 18009295A JP 18009295 A JP18009295 A JP 18009295A JP 3183107 B2 JP3183107 B2 JP 3183107B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットヘッド
の製造方法に関し、さらに詳細には、圧電体に溝を形成
し、前記圧電体の表面に電極を形成する製造工程を有す
るインクジェットヘッドの製造方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing an ink jet head, and more particularly, to a method of manufacturing an ink jet head having a manufacturing step of forming a groove in a piezoelectric body and forming an electrode on the surface of the piezoelectric body. It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、これまでのインパクト方式の記録
装置にとってかわり、その市場を大きく拡大しつつある
ノンインパクト方式の記録装置の中で、原理が最も単純
で、かつ多階調化やカラー化が容易であるものとして、
インクジェット方式の記録装置が挙げられる。インクジ
ェットプリンタは高速印字、低騒音、高印字品質であ
り、且つ比較的簡易な構成で製造コストが低くできるな
どの利点があることから注目されている。
2. Description of the Related Art In recent years, among the non-impact type recording apparatuses which have been replacing the conventional impact type recording apparatuses and have been greatly expanding the market, the principle is the simplest, and the multi-gradation and colorization are realized. Is easy,
An ink-jet type recording device is exemplified. 2. Description of the Related Art Inkjet printers have attracted attention because of their advantages such as high-speed printing, low noise, high printing quality, and a relatively simple configuration that can reduce manufacturing costs.

【0003】インクジェットプリンタに用いられるイン
クジェットヘッドには複数の方式が提案されており、中
でも記録に使用するインク滴のみを噴射するドロップ・
オン・デマンド型が、噴射効率の良さ、ランニングコス
トの安さなどから急速に普及している。
[0003] A plurality of types of ink jet heads have been proposed for use in ink jet printers. Among them, a drop head that ejects only ink droplets used for recording is proposed.
The on-demand type is rapidly spreading due to its good injection efficiency and low running cost.

【0004】その1例としては、圧電式インクジェット
ヘッドが提案されている。これは、圧電体に複数のイン
ク室の溝が形成されており、圧電体に電圧パルスを印加
した際の圧電体の寸法変位によってインク室の容積を変
化させることができる。これにより、その容積減少時に
インク室内のインクをインク室に接続されたノズル部か
ら噴射し、容積増大時にインク室内にインクを導入する
ようにしたものである。そして、所定の位置のインク室
からインクを噴射させることにより、所望する文字や画
像を形成することが出来る。
As one example, a piezoelectric ink jet head has been proposed. This is because a plurality of ink chamber grooves are formed in the piezoelectric body, and the volume of the ink chamber can be changed by dimensional displacement of the piezoelectric body when a voltage pulse is applied to the piezoelectric body. Thus, when the volume is reduced, the ink in the ink chamber is ejected from a nozzle connected to the ink chamber, and when the volume is increased, the ink is introduced into the ink chamber. By ejecting ink from the ink chamber at a predetermined position, a desired character or image can be formed.

【0005】このような圧電式インクジェットヘッドの
1例について、図6乃至図7を用いて説明する。尚、こ
こで説明するヘッドはせん断モード型のものをあげる。
An example of such a piezoelectric ink jet head will be described with reference to FIGS. The head described here is of a shear mode type.

【0006】前記インクジェットヘッドは、圧電体であ
る圧電セラミックス基板51に、ダイシング加工等によ
って互いに平行な溝加工がなされ、インク室52が多数
形成されている。インク室52の一方の端には、ノズル
プレート53が接続されている。尚、図7(a)に示す
ように、インク室52を構成する圧電側壁57は分極方
向58が異なる2個の圧電側壁により形成されており、
圧電側壁57の表面には電極59が形成されている。ま
た、インク室52の一方の端には、ノズルプレート53
が接続され、前記ノズルプレート53にはノズル54が
形成されている。更に、インク室52が形成された圧電
セラミックス基板51の上部は、インク供給口55を有
する上部蓋56によって蓋をされている。インク室52
は、インク供給口55を経て、図示しないインク貯蔵タ
ンクに接続している。このような構成によって、インク
室52の断面形状は、圧電側壁57と上部蓋56に囲ま
れた長方形を呈することになる。
In the ink-jet head, grooves are formed in parallel with each other by dicing or the like on a piezoelectric ceramic substrate 51 which is a piezoelectric body, and a large number of ink chambers 52 are formed. A nozzle plate 53 is connected to one end of the ink chamber 52. As shown in FIG. 7A, the piezoelectric side wall 57 forming the ink chamber 52 is formed by two piezoelectric side walls having different polarization directions 58.
An electrode 59 is formed on the surface of the piezoelectric side wall 57. A nozzle plate 53 is provided at one end of the ink chamber 52.
The nozzle plate 53 has a nozzle 54 formed therein. Further, the upper portion of the piezoelectric ceramic substrate 51 in which the ink chamber 52 is formed is covered by an upper cover 56 having an ink supply port 55. Ink chamber 52
Are connected to an ink storage tank (not shown) via an ink supply port 55. With such a configuration, the cross-sectional shape of the ink chamber 52 has a rectangular shape surrounded by the piezoelectric side wall 57 and the upper lid 56.

【0007】このような構成を有する従来のインクジェ
ットヘッドは、前記電極59に電圧パルスを印加する
と、図7(b)に示すように、圧電側壁57が内側へせ
ん断変形し、インク室52の内部を正圧として、インク
室52の一端に接続されたノズルプレート53上のノズ
ル54からインク液滴が噴射される。
In the conventional ink jet head having such a structure, when a voltage pulse is applied to the electrode 59, the piezoelectric side wall 57 is sheared inward as shown in FIG. Is positive pressure, ink droplets are ejected from a nozzle 54 on a nozzle plate 53 connected to one end of the ink chamber 52.

【0008】電極59への電圧パルスの印加を断ち切る
と、圧電側壁57が、図7(a)に示す状態に復帰し、
その際の負圧にてインク室52にインク供給口55をよ
りインクが供給される。
When the application of the voltage pulse to the electrode 59 is stopped, the piezoelectric side wall 57 returns to the state shown in FIG.
At this time, ink is supplied to the ink chamber 52 from the ink supply port 55 by the negative pressure.

【0009】このような構成のインクジェットヘッドに
おいては、インク室52が多数存在すると共に、インク
液滴を各々のインク室先端のノズル54から選択的に噴
射する必要がある。このため、各インク室52の圧電側
壁57の表面に形成する電極59は互いに電気的に独立
している必要がある。
In the ink-jet head having such a configuration, it is necessary to have a large number of ink chambers 52 and selectively eject ink droplets from the nozzles 54 at the tip of each ink chamber. Therefore, the electrodes 59 formed on the surface of the piezoelectric side wall 57 of each ink chamber 52 need to be electrically independent of each other.

【0010】電極59を形成するための方法としては、
真空蒸着、スパッタリング、或いはメッキ等の金属薄膜
形成手段を用いるのが一般的である。しかしながら、上
述のような手段によって、電気的に独立な電極を、効率
良く且つ安定的に形成するのは困難である。そこで、一
旦上述のような手段によって、圧電体の全表面に対して
電極を形成し、しかる後に電極の一部を選択的に除去す
ることにより、電気的に不連続な箇所を任意に形成する
方法が考えられている。
As a method for forming the electrode 59,
Generally, a metal thin film forming means such as vacuum deposition, sputtering, or plating is used. However, it is difficult to efficiently and stably form electrically independent electrodes by the above-described means. Therefore, an electrode is once formed on the entire surface of the piezoelectric body by the above-described means, and then a portion of the electrode is selectively removed, whereby an electrically discontinuous portion is arbitrarily formed. A way is being considered.

【0011】ここで、このような工程を含んだ従来のイ
ンクジェットヘッドの製造方法として、特開平6−84
50号公報に示される方法が知られている。
Here, as a conventional method of manufacturing an ink jet head including such steps, Japanese Patent Laid-Open No. 6-84 is disclosed.
A method disclosed in Japanese Patent Publication No. 50 is known.

【0012】この製造方法によれば、まず、上部蓋56
が接続する圧電側壁57の上部の電極59を、例えば特
開平6−64177号公報に示されるリフトオフ法のよ
うな化学的な除去方法や機械的ま研削や研磨等により除
去する。次に、上記特開平6−8450号公報に示され
る方法を図8に示すように、インク室52である溝の底
面に形成された電極59を、ダイシング加工等の切削手
段で除去する。即ち、インク室52である溝の幅以下の
厚みであるダイヤモンドブレード60を溝内に挿入し
て、電極59の厚み以上の深さの切り込みを形成し、電
気的に不連続な絶縁部61を任意に形成するものであ
る。
According to this manufacturing method, first, the upper lid 56
Is removed by a chemical removal method such as a lift-off method disclosed in JP-A-6-64177, mechanical grinding or polishing, or the like. Next, as shown in FIG. 8, the electrode 59 formed on the bottom surface of the groove which is the ink chamber 52 is removed by a cutting means such as dicing as shown in FIG. That is, a diamond blade 60 having a thickness equal to or less than the width of the groove serving as the ink chamber 52 is inserted into the groove to form a cut having a depth equal to or greater than the thickness of the electrode 59, thereby forming the electrically discontinuous insulating portion 61. It is formed arbitrarily.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、各インク室
の噴射制御のための独立した電極引き出し部の形成を容
易にすることで、低コストで高品位なインクジェットヘ
ッドの製造方法を提示することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a low-cost, high-quality inkjet head manufacturing method by facilitating the formation of an independent electrode lead-out portion for controlling the ejection of each ink chamber. The purpose is to:

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、インク
を噴射する複数の噴射チャンネルと、前記噴射チャンネ
ルを構成し、且つ少なくとも一部が分極された圧電材料
よりなる隔壁と、前記各隔壁の側表面に設けられ、且つ
前記圧電材料に駆動電界を発生させるための電極とを備
えたアクチュエータ部材を有し、前記圧電材料に電圧を
印加して前記隔壁を変形させて前記噴射チャンネルより
インク滴を吐出するするインクジェットヘッドの製造方
法であって、少なくとも一部が分極された圧電材料より
なる圧電プレートの一面に、複数の溝を形成する第一工
程と、前記圧電プレートの少なくとも前記溝形成面およ
び前記溝形成面と異なる面に導電層を形成する第二工程
と、前記圧電プレートの前記溝形成面に形成された導電
層の一部を除去し、前記導電層を前記溝毎に独立した複
数の電極に分割する第三工程と、前記圧電プレートの前
記溝形成面と異なる面に形成された導電層の一部を除去
し、前記電極に各々導通する複数の電極引出し部に分割
させる第四工程と、前記第四工程において分割形成され
た前記電極引出し部に対して電気配線を接続する第五工
程とを有する。
In order to achieve this object, a method of manufacturing an ink jet head according to the present invention comprises a plurality of ejection channels for ejecting ink, the ejection channels constituting the ejection channels, and at least a part of which is polarized. Partition wall made of a piezoelectric material, and an actuator member provided on a side surface of each partition wall and having an electrode for generating a driving electric field in the piezoelectric material, and applying a voltage to the piezoelectric material. A method of manufacturing an ink jet head for ejecting ink droplets from said ejection channel by deforming said partition, comprising: forming a plurality of grooves on one surface of a piezoelectric plate at least partially made of a polarized piezoelectric material. A second step of forming a conductive layer on at least the groove forming surface and a surface different from the groove forming surface of the piezoelectric plate; DOO of the removed portion of the groove forming surface formed conductive layer, different from the third step of dividing the conductive layer into a plurality of electrodes independent for each of the groove, the groove forming surface of the piezoelectric plate and A fourth step of removing a part of the conductive layer formed on the surface and dividing the conductive layer into a plurality of electrode lead portions each of which is electrically connected to the electrode, and applying an electric power to the electrode lead portions divided and formed in the fourth step. And a fifth step of connecting wiring.

【0015】また、前記第二工程は、前記圧電プレート
の少なくとも前記溝形成面、前記溝の長手方向の一端が
開口する面および前記溝形成面と反対側の面に導電層を
形成し、前記第四工程は、前記圧電プレートの前記溝の
長手方向の一端が開口する面から前記溝形成面と反対側
の面にわたって前記導電層の一部を除去し、前記電極引
出し部を形成することができる。
In the second step, a conductive layer is formed on at least the groove forming surface of the piezoelectric plate, a surface at which one end in the longitudinal direction of the groove opens, and a surface opposite to the groove forming surface. In the fourth step, a part of the conductive layer may be removed from a surface of the piezoelectric plate where one end in the longitudinal direction of the groove opens to a surface opposite to the groove forming surface to form the electrode lead portion. it can.

【0016】[0016]

【作用】上記の構成を有する本発明の請求項1に係るイ
ンクジェットヘッドの製造方法によれば、単純なパター
ンの導電層を形成した後、その導電層を分割することに
より、溝毎に独立した電極とその電極に導通する電極引
出し部とが工程数少なく容易に形成される。
According to the method of manufacturing an ink jet head according to the first aspect of the present invention having the above-described structure, a conductive layer having a simple pattern is formed, and then the conductive layer is divided, so that an independent groove is formed for each groove. An electrode and an electrode lead-out portion connected to the electrode are easily formed with a small number of steps.

【0017】請求項2に係わるインクジェットヘッドの
製造方法によれば、電極引出し部は、前記溝の長手方向
の一端面を介して溝形成面の反対側に及んでいる。よっ
て、ヘッドを構成するノズルプレートやインク供給口等
の各部材等に干渉することなく、ドライバ等からの電気
配線と前記電極引出し部とを接続させることが出来る。
According to the method for manufacturing an ink jet head according to the second aspect, the electrode lead portion extends to the side opposite to the groove forming surface via one end surface in the longitudinal direction of the groove. Therefore, it is possible to connect the electric wire from the driver or the like to the electrode lead portion without interfering with the members such as the nozzle plate and the ink supply port constituting the head.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0019】最初に、図1及び図2を参照して、本発明
のインクジェットヘッドの構成ならびに製造方法の一例
を説明する。
First, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, an example of a configuration and a manufacturing method of an ink jet head of the present invention will be described.

【0020】図2に示すように、圧電体である圧電セラ
ミックス基板1には、互いに平行なインク室2となる溝
が多数形成されて、溝の側壁であり、且つ各溝を隔てる
圧電側壁7が形成されている。圧電セラミックス基板1
の溝加工側の面(図3では上面)に、インク供給口5を
有する蓋6が接着されて、前記溝がインク室2となる。
そのインク室2の一方の端にノズル4が対応するよう
に、ノズルプレート3が圧電セラミックス基板1及び蓋
6の一端面に接着されている。また、インク室2は、イ
ンク供給口5を経て、図示しないインク貯蔵タンクに接
続されている。
As shown in FIG. 2, the piezoelectric ceramic substrate 1 which is a piezoelectric body is provided with a plurality of grooves which become ink chambers 2 which are parallel to each other, and is a side wall of the groove, and a piezoelectric side wall 7 separating each groove. Are formed. Piezoelectric ceramic substrate 1
A lid 6 having an ink supply port 5 is adhered to the surface on the groove processing side (the upper surface in FIG. 3), and the groove becomes the ink chamber 2.
The nozzle plate 3 is bonded to one end surface of the piezoelectric ceramic substrate 1 and the lid 6 so that the nozzle 4 corresponds to one end of the ink chamber 2. The ink chamber 2 is connected to an ink storage tank (not shown) via an ink supply port 5.

【0021】このような構成によって、インク室2の断
面形状は、圧電側壁7と上部蓋6に囲まれた長方形を呈
することになる。また、圧電側壁7は分極方向8が互い
に反対方向である2個の圧電部により構成されており、
圧電側壁7の表面には電極9が形成されている。電極9
は圧電側壁7の側面毎に独立して設けられており、ま
た、図1に示すように、圧電アクチュエータの表面11
及び表面13に亙って設けられた電極引出し部91に1
対1に電気的に導通している。電極引出し部91は表面
13にて端部が放射状に広がるように形成されており、
その端部である電気接続端16にて、ヘッドの駆動制御
信号を送るドライバからの電気配線15が各々接続され
る。
With such a configuration, the cross-sectional shape of the ink chamber 2 has a rectangular shape surrounded by the piezoelectric side wall 7 and the upper lid 6. The piezoelectric side wall 7 is composed of two piezoelectric portions whose polarization directions 8 are opposite to each other.
An electrode 9 is formed on the surface of the piezoelectric side wall 7. Electrode 9
Are provided independently for each side surface of the piezoelectric side wall 7, and as shown in FIG.
And an electrode lead portion 91 provided over the surface 13.
It is electrically conducting one to one. The electrode lead portion 91 is formed such that the end portion radially spreads on the surface 13.
Electrical wirings 15 from a driver that sends a drive control signal for the head are respectively connected to the electrical connection terminals 16 which are the ends.

【0022】上述の構成は、以下の製造方法によって形
成される。
The above structure is formed by the following manufacturing method.

【0023】まず、互いに分極方向が反対方向である圧
電層を接着した圧電セラミックス基板1に、互いに平行
なインク室2となる溝を多数形成する。溝を形成する手
段として、所望のインク室溝幅を形成できる厚みを有す
るダイヤモンドブレードを使用し、ダイシング加工を施
す。尚、ここでインク室2の溝中心の間隔はW1であ
る。
First, a large number of grooves that become ink chambers 2 that are parallel to each other are formed on a piezoelectric ceramic substrate 1 to which piezoelectric layers whose polarization directions are opposite to each other are bonded. As a means for forming the grooves, dicing is performed using a diamond blade having a thickness capable of forming a desired ink chamber groove width. Here, the distance between the center of the groove of the ink chamber 2 is W1.

【0024】次に、真空蒸着、スパッタリング、或いは
メッキ等の金属薄膜形成手段によって、圧電セラミック
ス基板1の前記溝が形成された面(含む溝内面)及びイ
ンク室2の一端面にあたる表面11、前記溝が形成され
た面と反対側にあたる表面13に金属薄膜による導電層
が形成される。このうち、電極の形成が不要な部分(例
えば、上部蓋6が接続する圧電側壁7の上部や圧電セラ
ミックス基板1の側面部等)においては、金属薄膜を形
成する前にレジスト膜を形成しておき、導電層を前述の
ような手段で形成し、しかる後にリフトオフ法によって
不要な部分の導電層を化学的に除去する。
Next, the surface of the piezoelectric ceramic substrate 1 on which the grooves are formed (including the inner surfaces of the grooves) and the surface 11 corresponding to one end surface of the ink chamber 2 are formed by a metal thin film forming means such as vacuum evaporation, sputtering, or plating. A conductive layer of a thin metal film is formed on a surface 13 opposite to the surface on which the groove is formed. Of these, a resist film is formed before forming a metal thin film on a portion where an electrode is not required to be formed (for example, on an upper portion of the piezoelectric side wall 7 to which the upper lid 6 is connected or on a side surface of the piezoelectric ceramic substrate 1). Then, a conductive layer is formed by the above-described means, and thereafter, unnecessary portions of the conductive layer are chemically removed by a lift-off method.

【0025】次に、インク室2である溝の底面に形成さ
れた導電層を、従来例と同様にダイシング加工等の切削
手段で除去する。即ち、インク室2である溝の幅以下の
厚みであるダイヤモンドブレードを溝内に挿入して、導
電層の厚み以上の深さの切り込みを形成し、電気的に不
連続な絶縁部10を形成するものである。この絶縁部1
0により、導電層の一部が圧電側壁7の側面毎に分割さ
れて電極9となる。
Next, the conductive layer formed on the bottom of the groove as the ink chamber 2 is removed by a cutting means such as dicing as in the conventional example. That is, a diamond blade having a thickness equal to or less than the width of the groove as the ink chamber 2 is inserted into the groove to form a cut having a depth equal to or greater than the thickness of the conductive layer, thereby forming an electrically discontinuous insulating portion 10. Is what you do. This insulating part 1
Due to 0, a part of the conductive layer is divided for each side surface of the piezoelectric side wall 7 to become the electrode 9.

【0026】次に、インク室2である溝の形成された面
と連続する圧電セラミックス基板1の表面11に、上述
と同様のダイシング加工等によって、前記上部蓋6が接
続する圧電側壁7の上部と連続する、若しくは前記絶縁
部10と連続する絶縁部12を形成する。
Next, the upper surface of the piezoelectric side wall 7 to which the upper cover 6 is connected is formed on the surface 11 of the piezoelectric ceramic substrate 1 which is continuous with the surface of the ink chamber 2 on which the groove is formed, by dicing or the like as described above. Or an insulating portion 12 continuous with the insulating portion 10 is formed.

【0027】さらに、上述の面11と連続する前記表面
13に対してレーザ加工を施す。これによって、前記絶
縁部12と連続した絶縁部14を、表面13上に形成す
る。絶縁部14は、絶縁部12と連続する部分から放射
状に広がるように形成される。これにより、圧電アクチ
ュエータの表面11及び表面13に亙って設けられ、前
記電極9と各々導通する電極引出し部91が形成され
る。
Further, laser processing is performed on the surface 13 which is continuous with the surface 11 described above. As a result, an insulating portion 14 continuous with the insulating portion 12 is formed on the front surface 13. The insulating portion 14 is formed so as to radially spread from a portion continuous with the insulating portion 12. As a result, an electrode lead portion 91 provided over the surface 11 and the surface 13 of the piezoelectric actuator and electrically connected to the electrode 9 is formed.

【0028】以下、図3を参照して、上記レーザ加工に
よる電極除去の一例を詳述する。レーザ加工は、前記ダ
イシング加工等と比較して加工角度や加工形状に関する
制限が極めて少なく、細密で複雑な形状やパターンを高
速に加工することが出来る。この点で、表面13の放射
状パターニングを施すのには好適である。
Hereinafter, an example of the electrode removal by the laser processing will be described in detail with reference to FIG. Laser processing has very few restrictions on the processing angle and processing shape as compared with the dicing processing and the like, and can process fine and complicated shapes and patterns at high speed. In this regard, it is preferable to perform radial patterning of the surface 13.

【0029】YAG(イットリウム・アルミニウム・ガ
ーネット)レーザ発振器17から出射された、波長1.
06μm(マイクロ・メートル)のYAGレーザ光18
は、その光路上に配置された2組のスキャニングミラー
19及び20に入射した後、方向転換されて、スキャニ
ングミラー20の下方に配置されたf・θレンズ21に
入射する。YAGレーザ光18は、f・θレンズ21に
よって集光され、f・θレンズ21から所定の焦点距離
の位置において焦点22を形成する。
The wavelength of the light emitted from the YAG (yttrium aluminum garnet) laser oscillator 17 is 1.
06 μm (micrometer) YAG laser beam 18
Is incident on two sets of scanning mirrors 19 and 20 arranged on the optical path, is changed in direction, and is incident on an f · θ lens 21 arranged below the scanning mirror 20. The YAG laser light 18 is condensed by the f · θ lens 21 and forms a focal point 22 at a position at a predetermined focal length from the f · θ lens 21.

【0030】スキャニングミラー19及び20の一端に
はガルバノメータ23及びその制御装置24が接続され
ており、これらの構成によって、2組のスキャニングミ
ラー19及び20を互いに独立に高速で揺動することが
できる。
A galvanometer 23 and a control device 24 thereof are connected to one end of the scanning mirrors 19 and 20. With these configurations, the two sets of scanning mirrors 19 and 20 can swing at high speed independently of each other. .

【0031】被加工物である圧電セラミックス基板1
は、f・θレンズ21の下方に配置されている。ここ
で、上述のYAGレーザ光18の焦点22が、加工部位
である圧電セラミックス基板1の表面13上の近傍に形
成されるように圧電セラミックス基板1は配置される。
本実施例のYAGレーザ光18の焦点22においては、
一般にレーザ光のスポット径が0.1mm以下となり、
高いパワー密度を得ることができる。この高いパワー密
度のYAGレーザ光18の照射を受けた電極9は、極め
て短時間で加熱され、蒸発に至る。その結果、表面13
から導電層が局部的に除去され、絶縁部が形成される。
Piezoelectric ceramic substrate 1 to be processed
Is disposed below the f · θ lens 21. Here, the piezoelectric ceramic substrate 1 is arranged such that the focal point 22 of the YAG laser beam 18 is formed in the vicinity of the surface 13 of the piezoelectric ceramic substrate 1 which is a processing portion.
At the focal point 22 of the YAG laser beam 18 of this embodiment,
Generally, the spot diameter of the laser light is 0.1 mm or less,
High power density can be obtained. The electrode 9 irradiated with the high power density YAG laser beam 18 is heated in a very short time, and evaporates. As a result, the surface 13
The conductive layer is locally removed from, forming an insulating portion.

【0032】尚、蒸発する導電膜の金属薄膜成分は、蒸
発の際の蒸気圧によって、上方へ飛散する。この金属薄
膜成分は、図示されない集塵機に接続され、加工部近傍
に配置された集塵ノズル23によって吸引される。
The metal thin film component of the conductive film that evaporates flies upward due to the vapor pressure at the time of evaporation. This metal thin film component is connected to a dust collector (not shown), and is sucked by a dust collecting nozzle 23 arranged near the processing section.

【0033】上記の加工を、スキャニングミラー19、
20の揺動によって、長手方向へ高速に走査しながら、
YAGレーザ光10を照射させることにより、1本の絶
縁部14を形成する導電層除去加工が完了する。その
後、YAGレーザ光10と圧電セラミックス基板1との
相対位置を変更して次の絶縁部14の加工へ移行し、レ
ーザ加工を継続する。
The above processing is performed by using the scanning mirror 19,
While scanning at high speed in the longitudinal direction by the swing of 20,
By irradiating the YAG laser beam 10, the conductive layer removing process for forming one insulating portion 14 is completed. After that, the relative position between the YAG laser beam 10 and the piezoelectric ceramic substrate 1 is changed, and the process proceeds to the next processing of the insulating portion 14, and the laser processing is continued.

【0034】以上の加工により、導電層が圧電セラミッ
クス基板1の表面13より除去され、圧電セラミックス
基板1の表面13において電気的に不連続な箇所である
絶縁部14を形成することができる。レーザ加工装置に
おいては上記2組のスキャニングミラー19及び20の
揺動を制御する制御装置24に、予め所定の設定をして
おくことで所望の除去パターンを容易に得ることが可能
であり、この作業は特に煩雑ではない。
By the above processing, the conductive layer is removed from the surface 13 of the piezoelectric ceramic substrate 1, and the insulating portion 14 which is an electrically discontinuous portion on the surface 13 of the piezoelectric ceramic substrate 1 can be formed. In the laser processing apparatus, it is possible to easily obtain a desired removal pattern by setting a predetermined setting in the control device 24 for controlling the swinging of the two sets of scanning mirrors 19 and 20 in advance. The work is not particularly complicated.

【0035】次に、絶縁部14によって電気的に独立し
た電極引出し部91に対して、FPCなどの複数の電気
配線15を、各々独立させてハンダ付け等で接続する。
電気接続部16における電極引出し部91の中心間隔W
2は、上述のように放射状に形成されているため、イン
ク室2の側壁間隔W1よりも広い(W1<W2)。よっ
て、接続するFPCの電気配線のピッチもW2に合わせ
て広くとれる。つまり、接合するFPCの精度及び接合
精度に余裕が生じ、安価なFPCや接合装置を用いても
確実な電気的接続をすることが出来る。尚、このFPC
の電気配線15を介して、各インク室2に形成された電
極9に各々独立した電圧パルスを印加することができ、
所望のインク噴射制御を施すことができる。
Next, a plurality of electrical wirings 15 such as FPCs are independently connected to the electrode lead-out portions 91 electrically independent by the insulating portions 14 by soldering or the like.
Center distance W of electrode lead-out part 91 in electric connection part 16
2 is formed radially as described above, and is wider than the side wall interval W1 of the ink chamber 2 (W1 <W2). Therefore, the pitch of the electric wiring of the FPC to be connected can be made wide according to W2. That is, there is a margin in the accuracy of the FPC to be joined and the joining accuracy, and reliable electric connection can be performed even by using an inexpensive FPC or a joining device. In addition, this FPC
Independent voltage pulses can be applied to the electrodes 9 formed in the respective ink chambers 2 via the electric wiring 15 of
Desired ink ejection control can be performed.

【0036】次に、図4に示す圧電式インクジェットヘ
ッドの断面図を用いて、該インクジェットヘッドのイン
ク噴射の動作を説明する。
Next, the operation of the inkjet head for ejecting ink will be described with reference to the sectional view of the piezoelectric inkjet head shown in FIG.

【0037】インクジェットヘッドにおいて、与えられ
た印字データに従って、例えばインク室2bが選択され
ると、金属電極9a,9dに正の駆動電圧が印加され、
金属電極9b,9c及びその他のインク室に対応する金
属電極は接地される。これにより圧電側壁7aには図中
右方向へ向かう駆動電界が、側壁7bには図中左方向へ
向かう駆動電界が発生する。このとき各々の駆動電界方
向と圧電セラミックスプレートの分極方向8とが直交し
ているため、側壁7a及び7bは圧電厚みすべり効果に
よって、圧電セラミックスプレートの接合部で屈曲する
ようにインク室2bの内部方向に急速に変形する(図4
(b)参照)。
In the ink jet head, for example, when the ink chamber 2b is selected according to the given print data, a positive drive voltage is applied to the metal electrodes 9a, 9d,
The metal electrodes 9b and 9c and other metal electrodes corresponding to the ink chambers are grounded. As a result, a driving electric field directed to the right in the drawing is generated on the piezoelectric side wall 7a, and a driving electric field directed to the left in the drawing is generated on the side wall 7b. At this time, since the direction of each drive electric field is orthogonal to the polarization direction 8 of the piezoelectric ceramic plate, the side walls 7a and 7b are bent inside the ink chamber 2b by the piezoelectric thickness-shear effect so as to bend at the joint of the piezoelectric ceramic plates. Rapidly deforms in the direction (Fig. 4
(B)).

【0038】これらの変形によりインク室2bの容積が
減少してインク室2bのインク圧力が急速に増大し、圧
力波が発生して、インク室2bに連通するノズル(図示
しない)からインク液滴が噴射される。
Due to these deformations, the volume of the ink chamber 2b decreases, the ink pressure in the ink chamber 2b rapidly increases, a pressure wave is generated, and ink droplets are discharged from a nozzle (not shown) communicating with the ink chamber 2b. Is injected.

【0039】また、駆動電圧の印加を停止すると、側壁
7a及び7bが変形前の位置(図4(a)参照)に戻る
ため、インク室2b内のインク圧力が低下し、インク供
給口5からマニホールドを通してインク室2b内にイン
クが供給される。
When the application of the driving voltage is stopped, the side walls 7a and 7b return to the positions before deformation (see FIG. 4A), so that the ink pressure in the ink chamber 2b decreases and the ink supply port 5 Ink is supplied into the ink chamber 2b through the manifold.

【0040】但し、上記の動作は基本動作に過ぎず、製
品として具体化される場合には、まず駆動電圧を容積が
増加する方向に印加し、先にインク室2bにインクを供
給させた後に駆動電圧の印加を停止して、側壁7a,7
bを変形前の位置(図4(a)参照)に戻してインク液
滴を噴射させることもある。さらにインク液滴噴射後に
インク室内の圧力波を減衰させるためにキャンセルパル
スと呼ばれる駆動電圧パターンをしかるべき時間の後に
付随させることもある。
However, the above operation is only a basic operation, and when embodied as a product, a driving voltage is first applied in a direction of increasing the volume, and after the ink is first supplied to the ink chamber 2b, The application of the driving voltage is stopped, and the side walls 7a, 7
b may be returned to the position before the deformation (see FIG. 4A) to eject the ink droplets. Further, in order to attenuate the pressure wave in the ink chamber after the ejection of the ink droplet, a drive voltage pattern called a cancel pulse may be added after an appropriate time.

【0041】このような構成のインクジェットヘッドで
は、隣接する2つのインク室2に連通する2つのノズル
から同時にインク液滴を噴射することができないため、
例えば、左端から奇数番目のインク室2a,2cに連通
するノズルからインク液滴を噴射した後、偶数番目のイ
ンク室2bに連通するノズルからインク液滴を噴射し、
次に再び奇数番目からインク液滴を噴射するというよう
に、インク室2及びノズルを2つのグループに分割して
インク液滴の噴射を行う。さらに、インク室2及びノズ
ルを3つ以上のグループに分割してインク液滴の噴射を
行うこともある。
In the ink jet head having such a configuration, ink droplets cannot be simultaneously ejected from two nozzles communicating with two adjacent ink chambers 2.
For example, after ejecting ink droplets from nozzles communicating with odd-numbered ink chambers 2a and 2c from the left end, ink droplets are ejected from nozzles communicating with even-numbered ink chambers 2b.
Next, the ink chamber 2 and the nozzles are divided into two groups so that the ink droplets are ejected from the odd-numbered nozzles again. Further, the ink chamber 2 and the nozzles may be divided into three or more groups to eject ink droplets.

【0042】このように、本実施例の圧電式インクジェ
ットプリンタ及びその製造方法においては、電極9に電
極引出し部91が形成され、ドライバからの電気配線1
5と電極との接続を簡便に出来る。特に、電極引出し部
91は電気接続部16で放射状に広がっているので、ピ
ッチが広くなり、確実で容易な電気的接続がなされる。
更に、インク室2を高集積化した高品位インクジェット
ヘッドにおける電極9の電気的接続に有用である。
As described above, in the piezoelectric ink jet printer of this embodiment and the method of manufacturing the same, the electrode lead portion 91 is formed on the electrode 9 and the electric wiring 1 from the driver is provided.
5 and the electrode can be easily connected. In particular, since the electrode lead portions 91 are radially spread at the electrical connection portions 16, the pitch is widened, and reliable and easy electrical connection is made.
Further, it is useful for electrical connection of the electrodes 9 in a high-quality inkjet head in which the ink chambers 2 are highly integrated.

【0043】以上の結果、安価で高品位のインクジェッ
トヘッドを製造することができるといった、産業上著し
い効果を奏する。
As a result, industrially remarkable effects such as the production of an inexpensive and high-quality ink jet head can be obtained.

【0044】尚、本発明は、上述した実施例に限定され
るものでなく、その主旨を逸脱しない範囲に於て種々の
変更を加えることが出来る。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made without departing from the gist of the present invention.

【0045】例えば、図5に示すように、絶縁部14の
形状は放射状でなくとも良い。このような形状は、レー
ザ加工においては予めスキャニングミラー等の制御を設
定しておくことで、容易に得ることができる。
For example, as shown in FIG. 5, the shape of the insulating portion 14 may not be radial. Such a shape can be easily obtained by setting the control of a scanning mirror or the like in advance in laser processing.

【0046】また、インク室2内の電極9を絶縁部10
により圧電側壁7の側面毎に分割していたが、駆動方式
を選択すれば必ずしも分割する必要はない。その場合、
当然絶縁部10に連続する絶縁部12、14を形成する
必要もない。
The electrode 9 in the ink chamber 2 is connected to the insulating portion 10.
Is divided for each side surface of the piezoelectric side wall 7, but if the driving method is selected, the division is not necessarily required. In that case,
Of course, it is not necessary to form the insulating portions 12 and 14 that are continuous with the insulating portion 10.

【0047】また、レーザ加工でなくても、上述のよう
な絶縁部形状を得ることができる。従来のダイシング加
工においても、圧電セラミックス基板を回転可能なテー
ブル上に配置し、1本の絶縁部14を形成した後に所定
の回転を施すことで、上述のような放射状の絶縁部を形
成することが可能である。この場合は、他の部位の絶縁
部形成と同一の加工機を使用することができるといった
利点がある。
Further, the above-described shape of the insulating portion can be obtained without laser processing. Even in the conventional dicing process, the above-described radial insulating portion is formed by disposing the piezoelectric ceramic substrate on a rotatable table, forming one insulating portion 14 and then performing predetermined rotation. Is possible. In this case, there is an advantage that the same processing machine can be used as that for forming the insulating part in other parts.

【0048】逆に、インク室2となる溝内の絶縁部10
の形成、表面11の絶縁部12の形成、更には、上部蓋
6が接続する圧電側壁7の上部の導電層の除去を、レー
ザ加工によって行なってもよい。
On the contrary, the insulating portion 10 in the groove serving as the ink chamber 2
, The insulating portion 12 on the surface 11, and the removal of the conductive layer on the piezoelectric side wall 7 to which the upper lid 6 is connected may be performed by laser processing.

【0049】また、レーザ加工においては、レーザ光等
の高エネルギービームの種類や、光学系等のビーム集束
条件などは、除去加工を施す部位の寸法に応じて、適宜
選択すれば良い。例えば、YAGレーザの標準波である
波長1.06μm(マイクロ・メートル)のレーザ光を
用い、シングルモード(ガウシアンモード)によって、
焦点距離150mmのf・θレンズを用いた場合、その
最小スポット径は、およそ60から80μmとなる。よ
り短い焦点距離のf・θレンズを用いれば、最小スポッ
ト径をさらに小さくすることができる。YAGレーザの
第2高調波である波長532nm(ナノ・メートル)の
YAGレーザ光を用いれば、最小スポット径を40μm
以下にすることができる。従って、将来の部品の高集積
化にも対応可能であることは言うまでもない。
In laser processing, the type of a high energy beam such as a laser beam, the beam focusing condition of an optical system, and the like may be appropriately selected according to the size of a portion to be removed. For example, a laser beam having a wavelength of 1.06 μm (micrometer), which is a standard wave of a YAG laser, is used to perform single mode (Gaussian mode).
When an f · θ lens with a focal length of 150 mm is used, the minimum spot diameter is about 60 to 80 μm. If a f.theta. Lens having a shorter focal length is used, the minimum spot diameter can be further reduced. When a YAG laser beam having a wavelength of 532 nm (nanometer), which is the second harmonic of the YAG laser, is used, the minimum spot diameter is 40 μm.
It can be: Therefore, it goes without saying that it is possible to cope with high integration of future components.

【0050】また、本実施例のインクジェットヘッドで
は、インク室2が圧電側壁7を挟んで隣接していたが、
各インク室2の両側にインクが供給されない非噴射領域
を設けてもよい。例えば、インク室2の内表面に形成さ
れる電極が両側面で分離されていなくて電気的に接続さ
れており、非噴射領域の内表面に形成される電極のみを
側面毎に分離するようなものでもよい。この場合、イン
ク室2内の電極は常に接地され、非噴射領域の噴射駆動
させるインク室2を構成する圧電側壁7に対応する電極
に駆動パルスを印加するようにする。
In the ink jet head of this embodiment, the ink chambers 2 are adjacent to each other with the piezoelectric side wall 7 interposed therebetween.
A non-ejection area to which ink is not supplied may be provided on both sides of each ink chamber 2. For example, the electrodes formed on the inner surface of the ink chamber 2 are not separated on both sides but are electrically connected, and only the electrodes formed on the inner surface of the non-ejection area are separated for each side. It may be something. In this case, the electrode in the ink chamber 2 is always grounded, and a drive pulse is applied to the electrode corresponding to the piezoelectric side wall 7 constituting the ink chamber 2 to be driven for ejection in the non-ejection area.

【0051】また、本実施例では、圧電側壁7は、分極
方向が互いに反対方向である2層の圧電層から構成され
ていたが、非圧電層と圧電層とからなる圧電側壁7であ
ってもよい。また、図9に示すように、絶縁部65を平
行に形成してもよい。例えば、溝内の電極59と導通す
る導電層を圧電セラミックス基板51の別の表面63及
び64に形成し、その後、インク室52の溝を有する面
62の絶縁部61及び圧電側壁57の上端部から、前記
表面63及び64に連続する絶縁部65を形成する。表
面63及び表面64に絶縁部65を形成する方法として
は、前述のダイシング加工等の切削機構によって電極5
9の除去を行なう。これにより、電気的に独立し且つ溝
内の電極59に各々つながる電極引出し部591が分離
形成される。しかる後に、圧電セラミックス基板51の
表面64に形成された電極引出し部591に、ドライバ
よりの複数の電気配線66を各々独立させてハンダ付け
等で接続する。
In the present embodiment, the piezoelectric side wall 7 is composed of two piezoelectric layers whose polarization directions are opposite to each other. However, the piezoelectric side wall 7 is composed of a non-piezoelectric layer and a piezoelectric layer. Is also good. Further, as shown in FIG. 9, the insulating portions 65 may be formed in parallel. For example, a conductive layer conducting to the electrode 59 in the groove is formed on another surface 63 and 64 of the piezoelectric ceramic substrate 51, and thereafter, the insulating portion 61 of the grooved surface 62 of the ink chamber 52 and the upper end of the piezoelectric side wall 57. Then, an insulating portion 65 continuous with the surfaces 63 and 64 is formed. As a method of forming the insulating portion 65 on the surface 63 and the surface 64, the electrode 5 is formed by a cutting mechanism such as the dicing process described above.
9 is removed. As a result, electrode extraction portions 591 that are electrically independent and that are respectively connected to the electrodes 59 in the grooves are separately formed. Thereafter, a plurality of electric wires 66 from a driver are independently connected to an electrode lead-out portion 591 formed on the surface 64 of the piezoelectric ceramic substrate 51 by soldering or the like.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上説明したことから明かなように本発
明のインクジェットヘッドの製造方法によれば、各イン
ク室に形成された電極に、各々独立した電圧パルスを印
加するための電極引き出し部の形成が著しく容易とな
る。これは、単純なパターンの導電層を形成した後、そ
の導電層を分割することにより、溝毎に独立した電極と
その電極に導通する電極引出し部とが工程数少なく形成
されることによる。これにより、生産性ならびに信頼性
が大幅に向上する。
As is apparent from the above description, according to the method of manufacturing an ink jet head of the present invention, an electrode lead portion for applying an independent voltage pulse to each electrode formed in each ink chamber is provided. The formation is significantly easier. This is because, after a conductive layer having a simple pattern is formed, the conductive layer is divided, so that an independent electrode for each groove and an electrode lead portion connected to the electrode are formed in a reduced number of steps. Thereby, productivity and reliability are greatly improved.

【0053】以上の結果、安価で高品位のインクジェッ
トヘッドを製造することができるといった、産業上著し
い効果を奏する。
As a result, an industrially remarkable effect such as the production of an inexpensive and high-quality ink jet head can be obtained.

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

【図1】本発明の一実施例であるインクジェットヘッド
の製造方法を示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic view illustrating a method for manufacturing an ink jet head according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例であるインクジェットヘッド
を示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing an inkjet head according to an embodiment of the present invention.

【図3】前記実施例のインクジェットヘッドの斜視図で
ある。
FIG. 3 is a perspective view of the ink jet head of the embodiment.

【図4】前記実施例のインクジェットヘッドの動作を示
す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing the operation of the ink jet head of the embodiment.

【図5】本発明のインクジェットヘッドの製造方法の別
の一例を示す概略図である。
FIG. 5 is a schematic view showing another example of the method for manufacturing an ink jet head of the present invention.

【図6】従来のインクジェットヘッドを示す斜視図であ
る。
FIG. 6 is a perspective view showing a conventional inkjet head.

【図7】従来のインクジェットヘッドの動作示す断面図
である。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating an operation of a conventional inkjet head.

【図8】従来のインクジェットヘッドの製造方法を示す
断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a conventional inkjet head.

【図9】本発明の実施例のインクジェットヘッドの製造
方法のさらに別の一例を示す概略図である。
FIG. 9 is a schematic view showing still another example of the method for manufacturing an ink jet head according to the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 圧電セラミックス基板 2 インク室 3 ノズルプレート 7 圧電側壁 9 電極 14 絶縁部 15 電気配線 18 YAGレーザ光 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric ceramic substrate 2 Ink chamber 3 Nozzle plate 7 Piezoelectric side wall 9 Electrode 14 Insulating part 15 Electric wiring 18 YAG laser beam

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 インクを噴射する複数の噴射チャンネル
と、前記噴射チャンネルを構成し、且つ少なくとも一部
が分極された圧電材料よりなる隔壁と、前記各隔壁の側
表面に設けられ、且つ前記圧電材料に駆動電界を発生さ
せるための電極とを備えたアクチュエータ部材を有し、
前記圧電材料に電圧を印加して前記隔壁を変形させて前
記噴射チャンネルよりインク滴を吐出するインクジェッ
トヘッドの製造方法であって、 少なくとも一部が分極された圧電材料よりなる圧電プレ
ートの一面に、複数の溝を形成する第一工程と、 前記圧電プレートの少なくとも前記溝形成面および前記
溝形成面と異なる面に導電層を形成する第二工程と、 前記圧電プレートの前記溝形成面に形成された導電層の
一部を除去し、前記導電層を前記溝毎に独立した複数の
電極に分割する第三工程と、 前記圧電プレートの前記溝形成面と異なる面に形成され
た導電層の一部を除去し、前記電極に各々導通する複数
の電極引出し部に分割させる第四工程と、 前記第四工程において分割形成された前記電極引出し部
に対して電気配線を接続する第五工程とを有することを
特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
1. A plurality of ejection channels for ejecting ink, partitions constituting the ejection channels and made of a piezoelectric material at least partially polarized, provided on a side surface of each of the partitions, and the piezoelectric Having an actuator member with an electrode for generating a driving electric field in the material,
A method for manufacturing an ink jet head for applying a voltage to the piezoelectric material to deform the partition wall to eject ink droplets from the ejection channel, wherein at least a part of the piezoelectric plate is made of a polarized piezoelectric material, A first step of forming a plurality of grooves; a second step of forming a conductive layer on at least the groove forming surface of the piezoelectric plate and a surface different from the groove forming surface; and forming a conductive layer on the groove forming surface of the piezoelectric plate. Removing a part of the conductive layer, and dividing the conductive layer into a plurality of independent electrodes for each of the grooves; and a step of separating the conductive layer formed on a surface different from the groove-forming surface of the piezoelectric plate. Removing a portion and dividing into a plurality of electrode lead-out portions each electrically connected to the electrode; and a fourth step of connecting an electric wiring to the electrode lead-out portion divided and formed in the fourth step. A method of manufacturing an ink jet head, characterized by a step.
【請求項2】 前記第二工程は、前記圧電プレートの少
なくとも前記溝形成面、前記溝の長手方向の一端が開口
する面および前記溝形成面と反対側の面に導電層を形成
し、前記第四工程は、前記圧電プレートの前記溝の長手
方向の一端が開口する面から前記溝形成面と反対側の面
にわたって前記導電層の一部を除去し、前記電極引出し
部を形成することを特徴とする請求項1に記載のインク
ジェットヘッドの製造方法。
2. The second step includes forming a conductive layer on at least the groove forming surface of the piezoelectric plate, a surface at which one end in the longitudinal direction of the groove opens, and a surface opposite to the groove forming surface. The fourth step is to form a part of the electrode layer by removing a part of the conductive layer from a surface of the piezoelectric plate where one end in the longitudinal direction of the groove is opened to a surface opposite to the groove forming surface. The method for manufacturing an ink jet head according to claim 1, wherein:
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