JP4193836B2 - Manufacturing method of ink ejecting apparatus - Google Patents

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本発明は、インク噴射の駆動源に圧電体膜を用いたインク噴射装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a manufacturing method of the ink jet equipment using a piezoelectric film as a drive source of the ink jet.

今日、これまでのインパクト方式の印字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印字装置のなかで、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印字装置が挙げられる。なかでも印字に使用するインク液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。   Today, instead of conventional impact printing devices, the non-impact printing devices that are expanding the market greatly have the simplest principle and are easy to achieve multi-gradation and colorization. As an example, an ink jet printing apparatus may be used. Among them, a drop-on-demand type that ejects only ink droplets used for printing is rapidly spreading due to its good ejection efficiency and low running cost.

ドロップ・オン・デマンド型のインクジェット方式の印字装置として、インク吐出のための圧力発生源として、圧電セラミックスを利用した圧電式インク噴射装置がある。   As a drop-on-demand ink jet printing apparatus, there is a piezoelectric ink ejecting apparatus using piezoelectric ceramics as a pressure generation source for ejecting ink.

従来の圧電インク噴射装置の一例を、図10を参照して簡単に説明する。このインク噴射装置400は、基板410に複数のインク噴射チャンネル430を有し、該噴射チャンネル430を覆うように振動板420を有している。振動板420に被着形成するように共通電極450が形成され、各噴射チャンネル430上に及ぶように圧電体素子440が配置され、この圧電体素子440上に駆動電極452が配置されている。このインク噴射装置400では、前記駆動電極452と前記共通電極450とを介して圧電体素子440に電圧を印加し、該圧電体素子440を変位させることにより、噴射チャンネル430内のインクに圧力を与え、該噴射チャンネル430に連通する図示しないノズルからインクを噴射する。   An example of a conventional piezoelectric ink ejecting apparatus will be briefly described with reference to FIG. The ink ejecting apparatus 400 includes a plurality of ink ejecting channels 430 on a substrate 410 and a diaphragm 420 so as to cover the ejecting channels 430. A common electrode 450 is formed so as to adhere to the vibration plate 420, a piezoelectric element 440 is disposed so as to extend over each ejection channel 430, and a drive electrode 452 is disposed on the piezoelectric element 440. In the ink ejecting apparatus 400, a voltage is applied to the piezoelectric element 440 via the drive electrode 452 and the common electrode 450, and the piezoelectric element 440 is displaced, thereby applying pressure to the ink in the ejecting channel 430. Ink is ejected from a nozzle (not shown) communicating with the ejection channel 430.

また、特公平6−61936号公報には、複数の噴射チャンネルを相互に隔てる隔壁が、分極方向が相互に逆の2つの圧電セラミックスで構成され、該隔壁の両側面に電極層が形成されたインク噴射装置が開示されている。両側の電極層間に電圧を印加すると、2つの圧電セラミックスが相互に逆にせん断変形、つまり隔壁がく字状に屈曲して噴射チャンネル内のインクに圧力を与える。   In Japanese Patent Publication No. 6-61936, a partition wall that separates a plurality of injection channels is composed of two piezoelectric ceramics having opposite polarization directions, and electrode layers are formed on both side surfaces of the partition wall. An ink ejecting apparatus is disclosed. When a voltage is applied between the electrode layers on both sides, the two piezoelectric ceramics are subjected to shear deformation opposite to each other, that is, the partition wall is bent into a square shape, thereby applying pressure to the ink in the ejection channel.

また、特開平7−299904号公報には、複数の噴射チャンネル間の隔壁に、圧電セラミックスと電極層を複数積層したインク噴射装置が開示されている。
圧電セラミックスが隔壁の厚さが増大する方向に伸長することで、噴射チャンネル内のインクに圧力を与える。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-299904 discloses an ink ejecting apparatus in which a plurality of piezoelectric ceramics and electrode layers are laminated on a partition between a plurality of ejecting channels.
The piezoelectric ceramic extends in the direction in which the partition wall thickness increases, thereby applying pressure to the ink in the ejection channel.

従来、この種のインク噴射装置400では、電源装置のコストを低下するという目的で、低電圧で駆動できるような装置が望まれている。このためには、図10の構成では、前記圧電体素子440の厚みを薄くしたり、面積を増加させることが考えられるが、例えば厚みを薄くするために、前記圧電体素子440をバルク焼結体を加工するのではなく、スパッタ法や、ゾルゲル法、電析法、水熱合成法等の種々の薄膜形成により作製する試みが為されているが、いずれの場合も得られた圧電体膜は、バルクの焼結体から加工した圧電体素子に比べて、十分な圧電特性が得られないという問題がある。また、前記圧電体素子440の面積を増加することは、前記複数の噴射チャンネル430を高密度で並べたいという、近年、インク噴射装置400に求められるニーズに逆行してしまうという問題もある。   Conventionally, in this type of ink ejecting apparatus 400, an apparatus that can be driven at a low voltage is desired for the purpose of reducing the cost of the power supply apparatus. For this purpose, in the configuration of FIG. 10, it is conceivable to reduce the thickness of the piezoelectric element 440 or increase the area. For example, in order to reduce the thickness, the piezoelectric element 440 is bulk sintered. Attempts have been made to make various thin films such as sputtering, sol-gel, electrodeposition, hydrothermal synthesis, etc., instead of processing the body. However, there is a problem that sufficient piezoelectric characteristics cannot be obtained as compared with a piezoelectric element processed from a bulk sintered body. Further, increasing the area of the piezoelectric element 440 has a problem in that it goes against the needs required for the ink ejecting apparatus 400 in recent years, that the plurality of ejecting channels 430 should be arranged at a high density.

特公平6−61936号公報に開示されたものでも、2つの圧電セラミックスを隔壁の高さ方向に積層するために、圧電セラミックスの厚みを薄くすることができない。2つの圧電材料を重ねた状態で複数の噴射チャンネルを溝状に切削加工し、チャンネル間に隔壁を残す製造方法も知られているが、この場合も、セラミックスの隔壁を薄く残して加工することは困難である。   Even the one disclosed in Japanese Examined Patent Publication No. 6-61936 cannot stack the piezoelectric ceramics because the two piezoelectric ceramics are stacked in the height direction of the partition walls. A manufacturing method is also known in which a plurality of injection channels are cut into a groove shape with two piezoelectric materials stacked, and a partition wall is left between the channels. In this case, too, the ceramic partition wall is left thin and processed. It is difficult.

また特開平7−299904号公報に開示されたものでは、圧電セラミックスの厚さ方向の伸長量だでインクに圧力を与えるので、圧電セラミックスの厚さが所定量以上大きくなければ所望の圧力が得られない。この構成でも、複数の噴射チャンネルを高密度で並べたいというニーズに逆行してしまう本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、十分な圧電特性のない圧電体膜を用いながら、噴射チャンネルの配列密度を低下させることなく、低電圧で駆動可能なインク噴射装置を提供することを目的とする。   In addition, in the one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-299904, the pressure is applied to the ink by the amount of expansion in the thickness direction of the piezoelectric ceramic, so that the desired pressure can be obtained unless the thickness of the piezoelectric ceramic is larger than a predetermined amount. I can't. Even in this configuration, the present invention, which goes against the need to arrange a plurality of injection channels at a high density, was made in order to solve the above-mentioned problems, and a piezoelectric film having no sufficient piezoelectric characteristics was formed. An object of the present invention is to provide an ink ejecting apparatus that can be driven at a low voltage without reducing the arrangement density of the ejecting channels.

請求項のインク噴射装置の製造方法は、チャンネル基板の一側に、相互に間隔を置いて突出した複数の振動板を形成するとともに、その振動板の側面間に噴射チャンネルを含む複数のチャンネルを溝状に形成する工程と、前記各振動板の側面を含む前記チャンネル基板に、電圧を印加することにより前記複数の振動板の配列方向と直交する方向に伸縮する圧電体膜を被着形成する工程と、該圧電体膜上に、該圧電体膜に電圧を印加するための電極膜を被着形成する工程とからなるようにすることで、噴射チャンネルを高密度に配列しかつ振動板の面積を十分に確保したインク噴射装置を容易に製造することを可能にする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an ink ejecting apparatus, comprising: forming a plurality of diaphragms protruding at a distance from each other on one side of a channel substrate; And forming a piezoelectric film that expands and contracts in a direction perpendicular to the arrangement direction of the plurality of diaphragms by applying a voltage to the channel substrate including the side surface of each diaphragm. And a step of depositing and forming an electrode film for applying a voltage to the piezoelectric film on the piezoelectric film, thereby arranging the ejection channels at a high density and making the diaphragm It is possible to easily manufacture an ink ejecting apparatus having a sufficient area.

請求項のインク噴射装置の製造方法では上記製造方法において、前記圧電体膜を形成する工程の前に、前記各振動板の側面を含む前記チャンネル基板に、導電性の電極膜を被着形成する工程さらに有し、該電極膜上に前記圧電体膜を被着形成することで、任意の材料でチャンネル基板に振動板を形成して、該振動板に電極膜、圧電体膜、電極膜を容易に形成することを可能にする。 3. The method of manufacturing an ink ejecting apparatus according to claim 2 , wherein a conductive electrode film is formed on the channel substrate including a side surface of each diaphragm before the step of forming the piezoelectric film. A step of forming a diaphragm on the channel substrate with an arbitrary material by depositing the piezoelectric film on the electrode film, and the electrode film, the piezoelectric film, and the electrode film on the diaphragm Can be easily formed.

請求項のインク噴射装置の製造方法では上記製造方法において、前記圧電体膜を挟む前記両電極膜の少なくとも一方を、前記噴射チャンネルごとに独立させる工程をさらに有することで、電極膜を複数のチャンネルにわたって形成してそれを噴射チャンネルごとに独立させ、各噴射チャンネルを個別に駆動することを可能にする。 4. The method of manufacturing an ink ejecting apparatus according to claim 3 , further comprising the step of making at least one of the two electrode films sandwiching the piezoelectric film independent for each of the ejecting channels in the manufacturing method. Forming over channels makes it independent for each injection channel, allowing each injection channel to be driven individually.

請求項のインク噴射装置の製造方法では上記製造方法において、前記圧電体膜および電極膜は、前記噴射チャンネルを挟む1対の振動板に、前記噴射チャンネルに対して対称に形成することで、噴射チャンネルの両側で効率的にインクに圧力を与える噴射装置を製造することを可能にする。 The method of manufacturing an ink ejection device according to claim 4 , wherein the piezoelectric film and the electrode film are formed symmetrically with respect to the ejection channel on a pair of diaphragms sandwiching the ejection channel. It makes it possible to produce an ejection device that efficiently applies pressure to the ink on both sides of the ejection channel.

請求項のインク噴射装置の製造方法では上記製造方法において、前記圧電体膜は、前記振動板の両側面に該振動板に対して対称に分極されて1対備え、前記電極膜は、該1対の電極体膜を含む前記チャンネル基板に被着形成し、前記振動板の両側面の前記電極膜は相互に独立させることで、各振動板を両側面で伸長、収縮させ効率よく湾曲させることができるものを、容易に製造することを可能にする。 6. The method of manufacturing an ink ejecting apparatus according to claim 5 , wherein in the manufacturing method, the piezoelectric film is provided on the both side surfaces of the diaphragm so as to be symmetrically polarized with respect to the diaphragm, and the electrode film includes the electrode film. The channel substrate including a pair of electrode body films is deposited and formed, and the electrode films on both side surfaces of the diaphragm are made independent from each other, whereby each diaphragm is extended and contracted on both side surfaces to bend efficiently. What can be made easy to manufacture.

請求項のインク噴射装置の製造方法は、チャンネル基板の一側に、複数のチャンネルを溝状に形成する工程と、前記各チャンネルの内側面を含む前記チャンネル基板に、電圧を印加することにより前記複数のチャンネルの配列方向と直交する方向に伸縮する圧電体膜を被着形成する工程と、該圧電体膜上に、該圧電体膜に電圧を印加するための電極膜を被着形成する工程と、前記チャンネル間の前記チャンネル基板に溝を加工し、前記電極膜膜を前記チャンネルごとに独立させるとともに、前記チャンネルの両側に前記チャンネルごとに独立した、前記圧電体膜および電極膜膜をもつ振動板を形成する工程とからなることで、チャンネル間に空間を設けて隣接するチャンネルを相互に干渉することなく同時に駆動することを可能にし、しかもチャンネルを高密度に配列しかつ振動板の面積を十分に確保したインク噴射装置を容易に製造することを可能にする。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing the ink ejecting apparatus, comprising: forming a plurality of channels in a groove shape on one side of the channel substrate; and applying a voltage to the channel substrate including the inner surface of each channel. A step of depositing and forming a piezoelectric film that expands and contracts in a direction perpendicular to the arrangement direction of the plurality of channels, and an electrode film for applying a voltage to the piezoelectric film are deposited on the piezoelectric film. Forming a groove in the channel substrate between the channels, making the electrode film independent for each channel, and providing the piezoelectric film and electrode film independent for each channel on both sides of the channel. The process of forming a diaphragm with a space between the channels to allow the adjacent channels to be driven simultaneously without interfering with each other. Channels arranged at a high density and makes it possible to easily manufacture the ink jet apparatus that ensures sufficient area of the diaphragm.

上述したように、本発明によれば、複数の振動板を間隔をおいて突出し、それらの間にチャンネルを形成したチャンネル基板に、圧電体膜、電極膜を被着することで、上記のように、振動板の面積を十分に確保しかつ噴射チャンネルを高密度に配列できるインク噴射装置を、容易に製造することができる。
As described above, according to the present invention , a piezoelectric film and an electrode film are attached to a channel substrate in which a plurality of diaphragms are projected at intervals and a channel is formed between them. In addition, it is possible to easily manufacture an ink ejecting apparatus capable of sufficiently securing the area of the diaphragm and arranging the ejection channels with high density.

発明の実施の形態BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

以下、本発明を具体化した第1の実施の形態について図1〜4を参照して説明する。   Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1に示すように、インク噴射装置100は、チャンネル基板110と、カバープレート114で構成されている。その基板110は、絶縁材料からなり、上側面には、紙面厚さ方向に延びる複数のインク噴射チャンネル130が、側壁を兼ねる振動板120を隔てて相互に平行に配置されている。噴射チャンネル130の内面、すなわちその底面と振動板120の側面に沿ってU字状をなす面には導電性の金属化層からなる駆動電極膜152が形成されている。、隣接する噴射チャンネル130内の各駆動電極膜152は、側壁120の上部端面において相互に分離され、電気的に独立した状態にある。さらにその駆動電極膜152の表面には、チタン酸ジルコン酸鉛系(PZT)のセラミックス材料からなる圧電体膜140が形成されている。圧電体膜140は、少なくとも振動板120の側面に形成されていればよいが、後述するように製造の容易さから、振動板120の上部端面、噴射チャンネル130の底面も経由し、すべての噴射チャンネル130内の該圧電体膜140はつながって形成されている。そして、その圧電体膜140の表面の全面にわたって導電性の金属化層からなる共通電極膜150が形成されている。そして、全ての噴射チャンネル130を跨いでカバープレート114が振動板120の上部端面に、圧電体膜140および共通電極膜150を介して接着剤等により固着されている。接着剤は、接着状態において固体のもの、柔軟性のあるもののいずれでもよい。また、圧電体膜140は、振動板120の側面において駆動電極膜152から共通電極膜150に向かう方向(矢印P)に分極されている。   As shown in FIG. 1, the ink ejecting apparatus 100 includes a channel substrate 110 and a cover plate 114. The substrate 110 is made of an insulating material, and a plurality of ink ejection channels 130 extending in the thickness direction of the paper surface are arranged on the upper side in parallel with each other with a diaphragm 120 serving also as a side wall. A drive electrode film 152 made of a conductive metallization layer is formed on the inner surface of the ejection channel 130, that is, the surface that forms a U shape along the bottom surface and the side surface of the diaphragm 120. The driving electrode films 152 in the adjacent ejection channels 130 are separated from each other at the upper end face of the side wall 120 and are electrically independent. Further, a piezoelectric film 140 made of a lead zirconate titanate (PZT) ceramic material is formed on the surface of the drive electrode film 152. The piezoelectric film 140 only needs to be formed on at least the side surface of the diaphragm 120. However, for ease of manufacturing, as will be described later, all of the ejections are made via the upper end surface of the diaphragm 120 and the bottom surface of the ejection channel 130. The piezoelectric film 140 in the channel 130 is formed to be connected. A common electrode film 150 made of a conductive metallization layer is formed over the entire surface of the piezoelectric film 140. The cover plate 114 is fixed to the upper end surface of the diaphragm 120 with an adhesive or the like through the piezoelectric film 140 and the common electrode film 150 across all the ejection channels 130. The adhesive may be either solid or flexible in the bonded state. Further, the piezoelectric film 140 is polarized in the direction (arrow P) from the drive electrode film 152 toward the common electrode film 150 on the side surface of the diaphragm 120.

図3に示すように、基板110とカバープレート114の前端面には、各噴射チャンネル130に連通する複数のノズル116を有するノズル板115が固着され、後端面には、全噴射チャンネル130にインクを供給する図示しないマニホールドが固着されている。また基板110の前端面110aから下側面110bにわたって、各駆動電極膜152に電気的に接続された複数の接続端子153が形成され、また基板110の後端面110cから下側面110bにわたって、全駆動電極膜150に電気的に接続された接続端子151が形成されている。接続端子151,153は、それらに対応する導電線を有するフレキシブルな配線部材160を介して図示しない制御回路に接続される。   As shown in FIG. 3, a nozzle plate 115 having a plurality of nozzles 116 communicating with each ejection channel 130 is fixed to the front end surfaces of the substrate 110 and the cover plate 114, and ink is provided to all ejection channels 130 on the rear end surface. A manifold (not shown) for supplying is fixed. A plurality of connection terminals 153 electrically connected to each drive electrode film 152 are formed from the front end surface 110a of the substrate 110 to the lower side surface 110b, and all the drive electrodes are formed from the rear end surface 110c of the substrate 110 to the lower side surface 110b. A connection terminal 151 electrically connected to the film 150 is formed. The connection terminals 151 and 153 are connected to a control circuit (not shown) via a flexible wiring member 160 having conductive lines corresponding to them.

続いて、インク噴射装置100の動作を図2を参照して説明する。噴射したい噴射チャンネル例えば噴射チャンネル130bに対応する駆動電極膜152bに制御回路から電圧を印加し、かつ隣接する噴射チャンネルに対応する駆動電極膜152a、cおよび共通電極膜150を接地すると、噴射チャンネル130b内に形成されている圧電体膜140内に前記分極方向(矢印P)と一致する方向、すなわち駆動電極膜152bから共通電極膜150に向かう方向(矢印E)に電界が発生する。これにより、噴射チャンネル130bの内面の1対の圧電体膜140は、分極方向と直交する方向(図において上下方向)に収縮し、収縮しない振動板120b,120cを噴射チャンネル130bの容積を増加する方向に湾曲変形させる。このとき噴射チャンネル130b内の圧力が減少する。この状態を、このとき生じた圧力波の噴射チャンネル130内での片道伝播時間Tだけ維持する。すると、その間図示しないインク供給部からインクが供給される。   Next, the operation of the ink ejecting apparatus 100 will be described with reference to FIG. When a voltage is applied from the control circuit to the drive electrode film 152b corresponding to the injection channel to be injected, for example, the injection channel 130b, and the drive electrode films 152a and 152c and the common electrode film 150 corresponding to the adjacent injection channels are grounded, the injection channel 130b An electric field is generated in the piezoelectric film 140 formed therein in the direction coinciding with the polarization direction (arrow P), that is, in the direction from the drive electrode film 152b toward the common electrode film 150 (arrow E). As a result, the pair of piezoelectric films 140 on the inner surface of the ejection channel 130b contract in a direction (vertical direction in the drawing) perpendicular to the polarization direction, and the diaphragms 120b and 120c that do not contract increase the volume of the ejection channel 130b. Curve and deform in the direction. At this time, the pressure in the injection channel 130b decreases. This state is maintained for a one-way propagation time T in the injection channel 130 of the pressure wave generated at this time. In the meantime, ink is supplied from an ink supply unit (not shown).

なお、上記片道伝播時間Tは噴射チャンネル130内の圧力波が、噴射チャンネル130の長手方向に伝播するのに必要な時間であり、噴射チャンネル130の長さLとこの噴射チャンネル130内部のインク中での音速aによりT=L/aと決まる。   The one-way propagation time T is a time required for the pressure wave in the ejection channel 130 to propagate in the longitudinal direction of the ejection channel 130, and the length L of the ejection channel 130 and the ink in the ejection channel 130 are contained in the ink. T = L / a is determined by the speed of sound a.

圧力波の伝播理論によると、上記の電圧の印加からほぼT時間がたつと噴射チャンネル130内の圧力が逆転し、正の圧力に転じるが、このタイミングに合わせて駆動電極膜152bに印加されている電圧を0(V)に戻す。   According to the pressure wave propagation theory, the pressure in the injection channel 130 reverses and changes to a positive pressure after approximately T time from the application of the above voltage, and is applied to the drive electrode film 152b at this timing. Return the voltage to 0 (V).

すると、振動板120b,120cが変形前の状態に戻り、インクに圧力が加えられる。そのとき、前記正に転じた圧力と、振動板120b,120cが変形前の状態に戻ることにより発生した圧力とが加え合わされ、比較的高い圧力が噴射チャンネル130bに連通するノズル116付近の部分に生じて、インク液滴がそのノズル116から噴射される。   Then, the diaphragms 120b and 120c return to the state before deformation, and pressure is applied to the ink. At that time, the positively-turned pressure and the pressure generated when the diaphragms 120b and 120c return to the state before deformation are added together, and a relatively high pressure is applied to a portion near the nozzle 116 communicating with the ejection channel 130b. As a result, ink droplets are ejected from the nozzle 116.

本実施例では振動板120が隣接する噴射チャンネル130に共有されているため、隣接する噴射チャンネル130を同時に噴射することができないので、噴射するタイミングをずらす必要がある。なお、全チャンネルの1つおきを噴射チャンネルとし、噴射チャンネルの両側をインクを収容しない非噴射チャンネルとしてもよい。   In this embodiment, since the diaphragm 120 is shared by the adjacent injection channels 130, the adjacent injection channels 130 cannot be injected at the same time. Therefore, it is necessary to shift the injection timing. Alternatively, every other channel may be an ejection channel, and both sides of the ejection channel may be non-ejection channels that do not contain ink.

次に、本実施の形態に係るインク噴射装置100の製造方法について図4を参照して説明する。   Next, a method for manufacturing the ink ejecting apparatus 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

図4(a)に示すように、噴射チャンネル130および振動板120を有する基板110の形成方法としては、ダイヤモンドブレードやレーザーによる研削加工、エッチング法、またはプレス成形や射出成形などを用いることができる。そして噴射チャンネル130の内面を含む基板110の表面に対して、メッキ法、蒸着法、スパッタ法などの手法により、導電性の金属化層からなる駆動電極膜152を形成する。このあと、振動板120の上部端面の駆動電極膜152を表面研削するなどして除去し、各噴射チャンネル130内の駆動電極膜152を電気的に相互に独立させる。   As shown in FIG. 4A, as a method for forming the substrate 110 having the ejection channel 130 and the diaphragm 120, a diamond blade or laser grinding, an etching method, press molding, injection molding, or the like can be used. . Then, a drive electrode film 152 made of a conductive metallized layer is formed on the surface of the substrate 110 including the inner surface of the ejection channel 130 by a technique such as plating, vapor deposition, or sputtering. Thereafter, the drive electrode film 152 on the upper end surface of the vibration plate 120 is removed by surface grinding or the like, and the drive electrode films 152 in each ejection channel 130 are electrically independent from each other.

続いて図4(b)に示すように駆動電極膜152の表面に、チタン酸ジルコン酸鉛系(PZT)のセラミックス材料からなる圧電体膜140をゾルゲル法、電析出法等の手法で形成する。このときその圧電体膜140は、前記振動板120の上部端面も経由し、全ての噴射チャンネル130内の該圧電体膜140が連続して形成される。その後、該圧電体膜140の結晶性を高めるための高温処理を行う。続いて図4(c)に示すように前記圧電体膜140の表面の全面にわたって導電性の金属化層からなる共通電極膜150をメッキ法、蒸着法、スパッタ法などの手法により形成する。   Next, as shown in FIG. 4B, a piezoelectric film 140 made of a lead zirconate titanate (PZT) ceramic material is formed on the surface of the drive electrode film 152 by a method such as a sol-gel method or an electrodeposition method. . At this time, the piezoelectric film 140 passes through the upper end surface of the diaphragm 120, and the piezoelectric films 140 in all the ejection channels 130 are continuously formed. Thereafter, a high temperature treatment for increasing the crystallinity of the piezoelectric film 140 is performed. Subsequently, as shown in FIG. 4C, a common electrode film 150 made of a conductive metallization layer is formed over the entire surface of the piezoelectric film 140 by a technique such as plating, vapor deposition, or sputtering.

図3の接続端子151,153のうち、駆動電極膜152に接続した接続端子153は、駆動電極膜152と同時に同じ手法によって形成することができる。   Of the connection terminals 151 and 153 in FIG. 3, the connection terminal 153 connected to the drive electrode film 152 can be formed simultaneously with the drive electrode film 152 by the same method.

駆動電極膜152に対応した個々の接続端子153に分割するのは、隣接する接続端子間に予めマスク処理をして上記のようにメッキする方法をとるか、全接続端子を連続した状態でメッキ等により形成し、レーザー光を照射する等して隣接する接続端子間の部分をアブレーションにより除去する方法をとることができる。また、共通駆動電極膜150に接続した接続端子151は、共通駆動電極膜150と同時に同じ手法によって形成することができるが、このとき、接続端子153の上にマスク処理して接続端子151を形成する導電材が付着しないようにする。接続端子151は、共通駆動電極膜150と基板110の後端面110cを経て、あるいは基板110の前端面110aの左右両端部分を経て、または基板110の左右両側面を経て接続することができる。   Dividing into individual connection terminals 153 corresponding to the drive electrode film 152 may be performed by performing a masking process between adjacent connection terminals in advance and plating as described above, or plating all connection terminals in a continuous state. It is possible to adopt a method in which a portion between adjacent connection terminals is removed by ablation by irradiating laser light or the like. The connection terminal 151 connected to the common drive electrode film 150 can be formed at the same time as the common drive electrode film 150 by the same technique. At this time, the connection terminal 151 is formed by masking the connection terminal 153. To prevent the conductive material from adhering. The connection terminal 151 can be connected to the common drive electrode film 150 and the rear end surface 110 c of the substrate 110, the left and right end portions of the front end surface 110 a of the substrate 110, or the left and right side surfaces of the substrate 110.

共通電極膜150を接地し、駆動電極膜152に電圧を印加することで、圧電体膜140は、前記のように駆動電極膜152から共通電極膜150に向かう方向(矢印P)に分極することができる。そして、図1に示すように全ての噴射チャンネル130を跨いでカバープレート114を振動板120の上部端面に固着し、基板110とカバープレート114の前端面および後端面に、ノズル板115、マニホールドを固着して、インク噴射装置100が完成する。   By grounding the common electrode film 150 and applying a voltage to the drive electrode film 152, the piezoelectric film 140 is polarized in the direction (arrow P) from the drive electrode film 152 toward the common electrode film 150 as described above. Can do. Then, as shown in FIG. 1, the cover plate 114 is fixed to the upper end surface of the diaphragm 120 across all the injection channels 130, and the nozzle plate 115 and the manifold are provided on the front end surface and the rear end surface of the substrate 110 and the cover plate 114. By fixing, the ink ejecting apparatus 100 is completed.

以上詳述したように、本実施例のインク噴射装置100では、振動板120が、図10に示した従来のインク噴射装置400のように噴射チャンネルの配列方向に延びているのではなく、噴射チャンネル130の配列方向に対し直交する方向に延びているため、振動板120の面積を増加させた場合でも、噴射チャンネルの高密度配列が可能になる。つまり、十分な圧電特性のない圧電体膜を用いながら、振動板の面積を増加することで、噴射に必要な圧力を得ることができ、かつ高解像度の記録をするインク噴射装置を製作することができる。また、振動板120の配列方向と直交する方向の圧電体膜140の伸縮を利用して、振動板120を湾曲変形させるため、前記特開平7−299904号公報のように圧電体の伸縮量そのものが噴射チャンネルの容積の変化量になるものに比べ、効率的に振動板を変形させ、大きな容積の変化を得ることができる。しかも、1つの噴射チャンネル130に対して2枚の振動板120,120が配置されているので、従来のように1枚の振動板のみが配置されていた場合に比べて同じ変位量を得るのに1/2の電圧でよく、これらの相乗効果により効率よくインクを噴射できる。   As described above in detail, in the ink ejecting apparatus 100 of the present embodiment, the diaphragm 120 does not extend in the direction in which the ejection channels are arranged as in the conventional ink ejecting apparatus 400 shown in FIG. Since the channels 130 extend in a direction orthogonal to the arrangement direction of the channels 130, even when the area of the diaphragm 120 is increased, the injection channels can be arranged at high density. In other words, by using a piezoelectric film that does not have sufficient piezoelectric characteristics, an ink ejecting apparatus that can obtain the pressure required for ejection and increase the recording resolution by increasing the area of the diaphragm is manufactured. Can do. Further, since the diaphragm 120 is curved and deformed by utilizing the expansion and contraction of the piezoelectric film 140 in the direction orthogonal to the arrangement direction of the diaphragm 120, the expansion / contraction amount itself of the piezoelectric body itself is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-299904. Compared with the case where the volume of the injection channel changes, the diaphragm can be efficiently deformed and a large change in volume can be obtained. In addition, since the two diaphragms 120 and 120 are arranged for one injection channel 130, the same amount of displacement can be obtained as compared with the case where only one diaphragm is arranged as in the prior art. The voltage may be ½, and the ink can be efficiently ejected by the synergistic effect.

また、噴射チャンネル130内でインクに対して露出している共通電極膜150を接地しているため、インクに対して電気的な腐食が生じない。電圧を印加する駆動電極膜はインクに対して露出していないため、電気的な腐食がなく、駆動電極膜に対する特別な保護膜が不要となりインク噴射装置100の製造コストを低減することができる。   Further, since the common electrode film 150 exposed to the ink in the ejection channel 130 is grounded, no electrical corrosion occurs on the ink. Since the drive electrode film to which the voltage is applied is not exposed to the ink, there is no electrical corrosion, and a special protective film for the drive electrode film is not required, and the manufacturing cost of the ink ejecting apparatus 100 can be reduced.

図5は、上記実施の形態を改良した第2の実施の形態を示す。インクを噴射する噴射チャンネル131の両側に隣接するチャンネルは、インクを収容しない非噴射チャンネル132,132とする。噴射チャンネル131と非噴射チャンネル132,132との間の側壁121a,121bの両側には、2つの電極膜155と156,157と158間に挟まれた圧電体膜141b〜141eが形成されている。ただし、噴射チャンネル131内の2つの電極膜155,156は、隣接する噴射チャンネル132,132内の電極膜とは連続しておらず、また、非噴射チャンネル132,132内の電極膜157,158は、同非噴射チャンネル132内の他の側面の電極膜とも連続していない。   FIG. 5 shows a second embodiment obtained by improving the above embodiment. The channels adjacent to both sides of the ejection channel 131 that ejects ink are non-ejection channels 132 and 132 that do not contain ink. Piezoelectric films 141b to 141e sandwiched between two electrode films 155 and 156, 157 and 158 are formed on both sides of the side walls 121a and 121b between the ejection channel 131 and the non-ejection channels 132 and 132. . However, the two electrode films 155 and 156 in the ejection channel 131 are not continuous with the electrode films in the adjacent ejection channels 132 and 132, and the electrode films 157 and 158 in the non-ejection channels 132 and 132 are not continuous. Is not continuous with the electrode film on the other side surface in the non-injection channel 132.

圧電体膜141b〜141eは、それぞれ側壁121a,121bの内側に向かう方向Pに分極されている。この分極方向は、後述する電界Eの方向が異なれば、逆になる。   The piezoelectric films 141b to 141e are polarized in the direction P toward the inside of the side walls 121a and 121b, respectively. This polarization direction is reversed if the direction of the electric field E described later is different.

いま、噴射チャンネル131からインクを噴射する場合、噴射チャンネル131内の圧電体膜141c,141dに対して内側の電極膜156と、非噴射チャンネル132側の圧電体膜141b,141eに対して外側の電極膜157とに電圧を印加し、圧電体膜141c,141dに対して外側の電極膜156と圧電体膜141b,141eに対して内側の電極膜158とを接地する。すると、側壁121a,121bにおいて、噴射チャンネル131内の圧電体膜141c,141dに対しては分極方向Pと同方向の電界Eが発生し、該圧電体膜141c,141dは分極方向Pと直交する方向に収縮する。一方、非噴射チャンネル132側の圧電体膜141b,141eに対しては分極方向Pと反対方向の電界Eが発生し、該圧電体膜141b,141eは分極方向Pと直交する方向に伸長する。つまり、側壁121a,121bは、その両側において発生した収縮、伸長により、効率よく湾曲変形することになる。   When the ink is ejected from the ejection channel 131, the inner electrode film 156 with respect to the piezoelectric films 141c and 141d in the ejection channel 131 and the outer side with respect to the piezoelectric films 141b and 141e on the non-ejection channel 132 side. A voltage is applied to the electrode film 157 to ground the outer electrode film 156 with respect to the piezoelectric films 141c and 141d and the inner electrode film 158 with respect to the piezoelectric films 141b and 141e. Then, in the side walls 121a and 121b, an electric field E in the same direction as the polarization direction P is generated for the piezoelectric films 141c and 141d in the ejection channel 131, and the piezoelectric films 141c and 141d are orthogonal to the polarization direction P. Shrink in the direction. On the other hand, an electric field E in the direction opposite to the polarization direction P is generated for the piezoelectric films 141b and 141e on the non-ejection channel 132 side, and the piezoelectric films 141b and 141e extend in a direction orthogonal to the polarization direction P. That is, the side walls 121a and 121b are efficiently curved and deformed by contraction and extension generated on both sides thereof.

この場合、噴射チャンネル131の振動板を挟んで隣に非噴射チャンネル132があるから、振動板の変形が他の噴射チャンネル131に影響することがなく、隣接する噴射チャンネル131を同時に駆動でき高速で印字することができる。   In this case, since there is a non-injection channel 132 adjacent to the diaphragm of the injection channel 131, deformation of the diaphragm does not affect the other injection channels 131, and adjacent injection channels 131 can be driven simultaneously and at high speed. Can be printed.

つづいて、本発明を具体化した第3の実施例の形態について図6〜8を参照して説明する。   Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図6に示すように、インク噴射装置200は、前記実施の形態と同様に基板210と、カバープレート214で構成されている。その基板210は、酸化チタンを主成分とする絶縁材料からなり、前記実施の形態と同様に噴射チャンネル230、振動板220が形成されている。噴射チャンネル230の内表面にはチタン酸ジルコン酸鉛系(PZT)のセラミックス材料からなる圧電体膜240が形成されている。そして、その圧電体膜240の噴射チャンネル230内側表面に導電性の金属化層からなる駆動電極膜252が形成されている。同一噴射チャンネル230内で対向する駆動電極膜電極膜252,252間、および振動板220を挟んで隣接する駆動電極膜252,252間は全て電気的に絶縁、つまり相互に独立されている。   As shown in FIG. 6, the ink ejecting apparatus 200 includes a substrate 210 and a cover plate 214 as in the above embodiment. The substrate 210 is made of an insulating material containing titanium oxide as a main component, and an injection channel 230 and a diaphragm 220 are formed as in the above embodiment. A piezoelectric film 240 made of a lead zirconate titanate (PZT) ceramic material is formed on the inner surface of the ejection channel 230. A drive electrode film 252 made of a conductive metallization layer is formed on the inner surface of the ejection channel 230 of the piezoelectric film 240. The drive electrode film electrode films 252 and 252 facing each other in the same ejection channel 230 and the drive electrode film films 252 and 252 adjacent to each other with the diaphragm 220 interposed therebetween are all electrically insulated, that is, independent from each other.

そして、全ての噴射チャンネル230を跨いでカバープレート214が振動板220の上部端面に固着されている。また、圧電体膜240は、駆動電極膜252から振動板220に向かう方向(矢印P)に分極されている。   The cover plate 214 is fixed to the upper end surface of the diaphragm 220 across all the ejection channels 230. The piezoelectric film 240 is polarized in a direction (arrow P) from the drive electrode film 252 toward the vibration plate 220.

ここで、噴射チャンネル230は、前記実施の形態と同様に一端でノズルに連通し、他端でマニホールドに連通している。また前記駆動電極膜252は制御回路に電気的に接続されている。   Here, the injection channel 230 communicates with the nozzle at one end and communicates with the manifold at the other end as in the above embodiment. The drive electrode film 252 is electrically connected to a control circuit.

続いて、インク噴射装置200の動作を図7を参照して説明する。噴射したい噴射チャンネル例えば噴射チャンネル230b内の駆動電極膜252c,252dに制御回路が電圧を印加し、かつ隣接する噴射チャンネル230a,230c内の駆動電極膜252b、252eを制御回路が接地することによって、該噴射チャンネル230b内から、隣接する噴射チャンネル230a,252c内に向かう方向、すなわち駆動電極膜152cから駆動電極膜152b、および駆動電極膜152dから駆動電極膜152eに向かう方向(矢印E)に電界が発生し、噴射チャンネル230b内の圧電体膜240には分極方向と一致する電圧が印加されるので、該圧電体膜240は前記実施の形態と同様に面方向に縮み、隣接する噴射チャンネル230a,252c内の圧電体膜240には分極方向と逆方向の電圧が印加されるので、該圧電体膜240は面方向に延びるため、振動板220b,252cとともに噴射チャンネル230の容積を増加する方向に湾曲変形する。以降前記実施の形態と同様に、T時間後振動板が復帰すると、インク液滴がノズルから噴射される。   Next, the operation of the ink ejecting apparatus 200 will be described with reference to FIG. The control circuit applies a voltage to the drive electrode films 252c and 252d in the injection channel to be injected, for example, the injection channel 230b, and the control circuit grounds the drive electrode films 252b and 252e in the adjacent injection channels 230a and 230c, An electric field is generated in the direction from the ejection channel 230b toward the adjacent ejection channels 230a and 252c, that is, from the drive electrode film 152c to the drive electrode film 152b and from the drive electrode film 152d to the drive electrode film 152e (arrow E). Since a voltage that coincides with the polarization direction is applied to the piezoelectric film 240 in the ejection channel 230b, the piezoelectric film 240 contracts in the plane direction as in the above embodiment, and the adjacent ejection channels 230a, The voltage in the direction opposite to the polarization direction is applied to the piezoelectric film 240 in 252c. Since the pressure, piezoelectric film 240 for extending in the plane direction, the diaphragm 220b, a direction to bend deformation to increase the volume of the ejection channels 230 with 252c. Thereafter, as in the above-described embodiment, when the diaphragm returns after T time, an ink droplet is ejected from the nozzle.

本実施の形態でも、振動板220が隣接する噴射チャンネル230に共有されているため、隣接する噴射チャンネル230を同時に噴射することができないので、噴射するタイミングをずらす必要がある。なお、全チャンネルの1つおきを噴射チャンネルとし、噴射チャンネルの両側をインクを収容しない非噴射チャンネルとしてもよい。   Also in this embodiment, since the diaphragm 220 is shared by the adjacent injection channels 230, the adjacent injection channels 230 cannot be injected at the same time, so it is necessary to shift the injection timing. Alternatively, every other channel may be an ejection channel, and both sides of the ejection channel may be non-ejection channels that do not contain ink.

次に、本実施の形態に係るインク噴射装置200の製造方法について図8を参照して説明する。図8(a)に示すように、基板210には、前記実施の形態と同様に、噴射チャンネル230、振動板220が形成される。そして基板210を鉛、ジルコニウム成分を含むアルカリ溶液中に浸漬し、水熱反応法により該基板表面に対して、チタン酸ジルコン酸鉛系(PZT)のセラミックス材料の種結晶を析出させ、さらに結晶を成長させ、圧電体膜240を形成する。このときその圧電体膜240は、前記振動板220の上部端面も経由し、全ての噴射チャンネル130内の該圧電体膜240が連続して形成される。ここで、上記手法にて酸化チタンを主成分とする基板210上に作製した圧電体膜240は分極処理を施さなくても、振動板220に向かう方向(矢印P)に分極されているという特徴がある。これらのことは、特開平8−133735号公報でも説明されている。続いて図8(b)に示すように前記圧電体膜240の噴射チャンネル230内側表面の全面にわたって導電性の金属化層からなる駆動電極膜252を前記実施の形態と同様の手法により形成する。   Next, a manufacturing method of the ink ejecting apparatus 200 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 8A, the injection channel 230 and the diaphragm 220 are formed on the substrate 210 as in the above embodiment. Then, the substrate 210 is immersed in an alkaline solution containing lead and zirconium components, and a seed crystal of lead zirconate titanate (PZT) ceramic material is deposited on the surface of the substrate by a hydrothermal reaction method. The piezoelectric film 240 is formed. At this time, the piezoelectric film 240 also passes through the upper end surface of the diaphragm 220, and the piezoelectric films 240 in all the ejection channels 130 are continuously formed. Here, the piezoelectric film 240 produced on the substrate 210 containing titanium oxide as a main component by the above-described method is characterized in that it is polarized in the direction (arrow P) toward the diaphragm 220 without being subjected to polarization treatment. There is. These are also described in JP-A-8-133735. Subsequently, as shown in FIG. 8B, a drive electrode film 252 made of a conductive metallization layer is formed over the entire inner surface of the ejection channel 230 of the piezoelectric film 240 by the same method as in the above embodiment.

そして、図6に示すように、振動板220上部端面の圧電体膜240および金属化層を表面研削するなどして除去し隣接する噴射チャンネル230内の駆動電極膜252間を電気的に分離して絶縁し、かつ噴射チャンネル230内で対向する駆動電極膜252間は、噴射チャンネル230の底のダイヤモンドブレードやレーザー光などの切削加工により除去して分離することで電気的に絶縁する。駆動電極膜252の表面には、絶縁材料からなる図示しない保護膜がCVD法などの手法により形成される。そして全ての噴射チャンネル230を跨いでカバープレート214が振動板220の上部端面に固着される。   Then, as shown in FIG. 6, the piezoelectric film 240 and the metallized layer on the upper end surface of the vibration plate 220 are removed by surface grinding or the like to electrically separate the drive electrode films 252 in the adjacent ejection channels 230. The drive electrode films 252 that are insulated from each other and are opposed to each other in the ejection channel 230 are electrically insulated by being removed and separated by a cutting process such as a diamond blade or laser light at the bottom of the ejection channel 230. A protective film (not shown) made of an insulating material is formed on the surface of the drive electrode film 252 by a technique such as a CVD method. The cover plate 214 is fixed to the upper end surface of the diaphragm 220 across all the ejection channels 230.

以上詳述したように、本実施例のインク噴射装置200では、前記実施の形態と同様に、振動板240の面積を増加させ、かつ噴射チャンネルを高密度に配列することが可能である。また、低電圧で効率のよくインクを噴射できる。さらに、水熱合成法にて振動板の両側面に形成した圧電体膜はもともと、互いに逆方向の分極を有し、駆動時に振動板表面の駆動電極膜に電圧を与えると、片面の圧電体膜は縮み、別の面の圧電体膜は延びる変形をするため、より効率のよい変形ができる。   As described above in detail, in the ink ejecting apparatus 200 of the present embodiment, it is possible to increase the area of the diaphragm 240 and arrange the ejecting channels at a high density, as in the above embodiment. In addition, ink can be efficiently ejected at a low voltage. Furthermore, the piezoelectric films formed on both sides of the diaphragm by the hydrothermal synthesis method originally have polarizations in opposite directions, and when a voltage is applied to the drive electrode film on the diaphragm surface during driving, the piezoelectric film on one side Since the film contracts and the piezoelectric film on the other surface extends, the deformation can be performed more efficiently.

なお、基板20は、全体が酸化チタンでなくても、絶縁材料の表面に酸化チタン膜を有するものであってもよい。   In addition, the board | substrate 20 may have a titanium oxide film on the surface of an insulating material even if the whole is not a titanium oxide.

続いて本発明を具体化した第4の実施例の形態について図9〜11を参照して説明する。     Next, the form of the fourth embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS.

図9に示すように、インク噴射装置300は、前記実施の形態と同様に基板310と、カバープレート314で構成されている。基板310は、絶縁材料からなり、該基板310には、紙面厚さ方向に延びる噴射チャンネル330と非噴射チャンネル332が、側壁を兼ねる振動板320で隔てて複数配置されている。   As shown in FIG. 9, the ink ejecting apparatus 300 includes a substrate 310 and a cover plate 314 as in the above embodiment. The substrate 310 is made of an insulating material, and a plurality of ejection channels 330 and non-ejection channels 332 extending in the thickness direction of the paper are arranged on the substrate 310 separated by a diaphragm 320 that also serves as a side wall.

噴射チャンネル330の内の前記基板310表面には導電性の金属化層からなる駆動電極膜352が形成されている。隣接する噴射チャンネル330内の各駆動電極膜352間は電気的に分離され絶縁された状態にある。さらにその駆動電極膜352の表面には、チタン酸ジルコン酸鉛系(PZT)のセラミックス材料からなる圧電体膜340が形成されている。そして、その圧電体膜340の噴射チャンネル330内側表面に導電性の金属化層からなる共通電極膜350が形成されている。そして、全ての噴射チャンネル330には個別のカバープレート314が振動板320の上部端面に、圧電体膜340および共通電極膜350を介して固着されている。また、圧電体膜340は、駆動電極膜352から前記共通電極膜350に向かう方向(矢印P)に分極されている。   A driving electrode film 352 made of a conductive metallization layer is formed on the surface of the substrate 310 in the ejection channel 330. The drive electrode films 352 in the adjacent ejection channels 330 are electrically isolated and insulated. Further, a piezoelectric film 340 made of a lead zirconate titanate (PZT) ceramic material is formed on the surface of the drive electrode film 352. A common electrode film 350 made of a conductive metallization layer is formed on the inner surface of the ejection channel 330 of the piezoelectric film 340. In each of the ejection channels 330, individual cover plates 314 are fixed to the upper end surface of the diaphragm 320 via the piezoelectric film 340 and the common electrode film 350. The piezoelectric film 340 is polarized in a direction (arrow P) from the drive electrode film 352 toward the common electrode film 350.

ここで、噴射チャンネル330は、前記実施の形態と同様に、一端でノズルに連通し、他端でマニホールドに連通している。また共通電極膜350および駆動電極膜352は制御回路に電気的に接続されている。   Here, the injection channel 330 communicates with the nozzle at one end and communicates with the manifold at the other end, as in the above embodiment. Further, the common electrode film 350 and the drive electrode film 352 are electrically connected to the control circuit.

続いて、インク噴射装置300の動作を図10を参照して説明する。噴射したい噴射チャンネル例えば噴射チャンネル330bに対応する駆動電極膜352bに制御回路が電圧を印加し、かつ共通電極膜350を制御回路が接地することによって、噴射チャンネル330b内に形成されている圧電体膜340内に分極方向(矢印P)と一致する方向、すなわち駆動電極膜352bから共通電極膜350に向かう方向(矢印E)に電界が発生し、圧電体膜340が分極方向と直交する方向に収縮する。その結果、振動板320b,320cが噴射チャンネル330の容積を増加する方向に変形する。以降前記実施の形態と同様に、T時間後振動板が復帰すると、インク液滴がノズルから噴射される。   Next, the operation of the ink ejecting apparatus 300 will be described with reference to FIG. A piezoelectric film formed in the ejection channel 330b by applying a voltage to the drive electrode film 352b corresponding to the ejection channel to be ejected, for example, the ejection channel 330b, and grounding the common electrode film 350 to the control circuit. In 340, an electric field is generated in the direction that coincides with the polarization direction (arrow P), that is, the direction from the drive electrode film 352b toward the common electrode film 350 (arrow E), and the piezoelectric film 340 contracts in the direction orthogonal to the polarization direction. To do. As a result, the diaphragms 320b and 320c are deformed in the direction of increasing the volume of the ejection channel 330. Thereafter, as in the above-described embodiment, when the diaphragm returns after T time, an ink droplet is ejected from the nozzle.

次に、本実施例に係るインク噴射装置300の製造方法について図11を参照して説明する。   Next, a method for manufacturing the ink ejecting apparatus 300 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

図11(a)に示すように、基板310には、噴射チャンネル330が、振動板320となる部分の壁を残して形成される。その噴射チャンネル330の形成方法としては、前記実施の形態と同様の方法が使われる。そして該基板310表面に対して、前記実施の形態と同様の手法により、導電性の金属化層からなる駆動電極膜352を形成する。このあと、振動板320となる部分の壁の上部端面を表面研削するなどして、隣接する噴射チャンネル330内の駆動電極膜352間を分離し電気的に絶縁する。続いて図11(b)に示すように駆動電極膜352の表面に、チタン酸ジルコン酸鉛系(PZT)のセラミックス材料からなる圧電体膜340を形成する。このときその圧電体膜340は、前記振動板320の上部端面も経由し、全ての噴射チャンネル330内の該圧電体膜340が連続して形成されている。その後、該圧電体膜340の結晶性を高めるための高温処理を行う。続いて図11(c)に示すように圧電体膜340の噴射チャンネル330内側表面の全面にわたって導電性の金属化層からなる共通電極膜350を形成する。共通電極膜350を接地し、駆動電極膜352に電圧を印加することで、前記圧電体膜340は、前記駆動電極膜352から前記共通電極膜350に向かう方向(矢印P)に分極される。   As shown in FIG. 11A, the ejection channel 330 is formed on the substrate 310 while leaving the wall of the portion that becomes the vibration plate 320. As a method of forming the ejection channel 330, the same method as that of the above embodiment is used. Then, a drive electrode film 352 made of a conductive metallization layer is formed on the surface of the substrate 310 by the same method as in the above embodiment. Thereafter, the upper end surface of the wall of the portion that becomes the vibration plate 320 is subjected to surface grinding or the like, so that the drive electrode films 352 in the adjacent ejection channels 330 are separated and electrically insulated. Subsequently, as shown in FIG. 11B, a piezoelectric film 340 made of a lead zirconate titanate (PZT) ceramic material is formed on the surface of the drive electrode film 352. At this time, the piezoelectric film 340 also passes through the upper end surface of the diaphragm 320, and the piezoelectric films 340 in all the ejection channels 330 are continuously formed. Thereafter, a high temperature treatment for increasing the crystallinity of the piezoelectric film 340 is performed. Subsequently, as shown in FIG. 11C, a common electrode film 350 made of a conductive metallized layer is formed over the entire inner surface of the ejection channel 330 of the piezoelectric film 340. By grounding the common electrode film 350 and applying a voltage to the drive electrode film 352, the piezoelectric film 340 is polarized in a direction (arrow P) from the drive electrode film 352 toward the common electrode film 350.

そして、全ての噴射チャンネル330を跨いでカバープレート314を振動板320の上部端面に固着した後に、図9に示すように隣接する噴射チャンネル330間の中央にカバープレート314を通して基板310に達する溝をダイヤモンドブレード等の切削加工により形成する。該溝が非噴射チャンネル332となり、非噴射チャンネル332と噴射チャンネル330との間の部分に振動板320が形成される。   Then, after fixing the cover plate 314 to the upper end surface of the diaphragm 320 across all the injection channels 330, a groove reaching the substrate 310 through the cover plate 314 is formed at the center between the adjacent injection channels 330 as shown in FIG. It is formed by cutting with a diamond blade or the like. The groove serves as a non-injection channel 332, and a diaphragm 320 is formed in a portion between the non-injection channel 332 and the injection channel 330.

以上詳述したように、本実施例のインク噴射装置300では、前記実施の形態と同様に、振動板320の面積を増加させ、かつ噴射チャンネルを高密度に配列することが可能である。また、低電圧で効率のよくインクを噴射できる。さらに、噴射チャンネル330内でインクに対して露出している共通電極膜350をグランド電極膜としているため、駆動電極膜に対する特別な保護膜が不要となりインク噴射装置300の製造コストを低減している。また、噴射チャンネル330と非噴射チャンネル332とが振動板320を挟んで交互に形成されているため、隣接する噴射チャンネルを同時に駆動でき高速で印字することができる。   As described above in detail, in the ink ejecting apparatus 300 of the present embodiment, the area of the diaphragm 320 can be increased and the ejecting channels can be arranged with high density, as in the above embodiment. In addition, ink can be efficiently ejected at a low voltage. Further, since the common electrode film 350 exposed to the ink in the ejection channel 330 is a ground electrode film, a special protective film for the drive electrode film is not necessary, and the manufacturing cost of the ink ejection apparatus 300 is reduced. . Further, since the ejection channels 330 and the non-ejection channels 332 are alternately formed with the diaphragm 320 interposed therebetween, adjacent ejection channels can be driven simultaneously and printing can be performed at high speed.

なお、前記第1,2,4の実施の形態において、圧電体膜を挟む両電極膜のうち振動板側の電極をチタンを含む導電材で構成することにより、第3の実施の形態と同様に、水熱反応法により分極された圧電体膜を形成することができる。さらに、基板をチタンを含む導電材で構成することにより、基板を共通電極として使用し、電極膜を1つ省略することができる。この場合、圧電体膜上に形成する電極膜をチャンネル毎に独立させる必要がある。   In the first, second, and fourth embodiments, the diaphragm-side electrode of both electrode films sandwiching the piezoelectric film is made of a conductive material containing titanium, so that it is the same as the third embodiment. In addition, a polarized piezoelectric film can be formed by a hydrothermal reaction method. Furthermore, when the substrate is made of a conductive material containing titanium, the substrate can be used as a common electrode and one electrode film can be omitted. In this case, the electrode film formed on the piezoelectric film needs to be independent for each channel.

本発明の第1の実施の形態のインク噴射装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the ink ejecting apparatus of the 1st Embodiment of this invention. 上記第1の実施の形態のインク噴射装置の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the ink ejecting apparatus of the said 1st Embodiment. 上記第1の実施の形態のインク噴射装置を下方から見た分解斜視図である。It is the disassembled perspective view which looked at the ink ejecting apparatus of the said 1st Embodiment from the downward direction. 上記第1の実施の形態のインク噴射装置の製造工程示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the ink ejecting apparatus of the said 1st Embodiment. 本発明の第2の実施の形態のインク噴射装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the ink ejecting apparatus of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態のインク噴射装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the ink ejecting apparatus of the 3rd Embodiment of this invention. 上記第3の実施の形態のインク噴射装置の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the ink ejecting apparatus of the said 3rd Embodiment. 上記第3の実施の形態のインク噴射装置の製造工程示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the ink ejecting apparatus of the said 3rd Embodiment. 本発明の第4の実施の形態のインク噴射装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the ink ejecting apparatus of the 4th Embodiment of this invention. 上記第4の実施の形態のインク噴射装置の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the ink ejecting apparatus of the said 4th Embodiment. 上記第4の実施の形態のインク噴射装置の製造工程示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the ink ejecting apparatus of the said 4th Embodiment. 従来のインク噴射装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional ink ejecting apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

100、200、300 インク噴射装置
110、210、310 基板
120、220、320 振動板
130、230、330 噴射チャンネル
140、240、340 圧電体膜
132、332 非噴射チャンネル
100, 200, 300 Ink ejection device 110, 210, 310 Substrate 120, 220, 320 Diaphragm 130, 230, 330 Ejecting channel 140, 240, 340 Piezoelectric film 132, 332 Non-ejecting channel

Claims (6)

チャンネル基板の一側に、相互に間隔を置いて突出した複数の振動板を形成するとともに、その振動板の側面間に噴射チャンネルを含む複数のチャンネルを溝状に形成する工程と、前記各振動板の側面を含む前記チャンネル基板に、電圧を印加することにより前記複数の振動板の配列方向と直交する方向に伸縮する圧電体膜を被着形成する工程と、該圧電体膜上に、該圧電体膜に電圧を印加するための電極膜を被着形成する工程とからなることを特徴とするインク噴射装置の製造方法。 Forming a plurality of diaphragms projecting at an interval from each other on one side of the channel substrate, and forming a plurality of channels including ejection channels between the side surfaces of the diaphragm in a groove shape; Applying a voltage to the channel substrate including a side surface of the plate to apply a voltage to expand and contract in a direction orthogonal to the arrangement direction of the plurality of diaphragms; and on the piezoelectric film, A method of manufacturing an ink ejecting apparatus, comprising: depositing and forming an electrode film for applying a voltage to a piezoelectric film. 前記圧電体膜を形成する工程の前に、前記各振動板の側面を含む前記チャンネル基板に、導電性の電極膜を被着形成する工程さらに有し、該電極膜上に前記圧電体膜を被着形成することを特徴とする請求項に記載のインク噴射装置の製造方法。 Prior to the step of forming the piezoelectric film, the method further includes the step of depositing and forming a conductive electrode film on the channel substrate including the side surface of each diaphragm, and the piezoelectric film is formed on the electrode film. The method of manufacturing an ink ejecting apparatus according to claim 1 , wherein the deposition is performed. 前記圧電体膜を挟む前記両電極膜の少なくとも一方を、前記噴射チャンネルごとに独立させる工程をさらに有することを特徴とする請求項に記載のインク噴射装置の製造方法。 The method for manufacturing an ink ejecting apparatus according to claim 1 , further comprising a step of making at least one of the two electrode films sandwiching the piezoelectric film independent for each of the ejection channels. 前記圧電体膜および電極膜は、前記噴射チャンネルを挟む1対の振動板に、前記噴射チャンネルに対して対称に形成することを特徴とする請求項に記載のインク噴射装置の製造方法。 The method of manufacturing an ink ejecting apparatus according to claim 1 , wherein the piezoelectric film and the electrode film are formed symmetrically with respect to the ejecting channel on a pair of diaphragms sandwiching the ejecting channel. 前記圧電体膜は、前記振動板の両側面に該振動板に対して対称に分極されて1対備え、前記電極膜は、該1対の電極体膜を含む前記チャンネル基板に被着形成し、前記振動板の両側面の前記電極膜は相互に独立させることを特徴とする請求項に記載のインク噴射装置の製造方法。 The piezoelectric film is provided in a pair symmetrically with respect to the diaphragm on both side surfaces of the diaphragm, and the electrode film is deposited on the channel substrate including the pair of electrode films. The method of manufacturing an ink ejecting apparatus according to claim 1 , wherein the electrode films on both side surfaces of the diaphragm are independent of each other. チャンネル基板の一側に、複数のチャンネルを溝状に形成する工程と、前記各チャンネルの内側面を含む前記チャンネル基板に、電圧を印加することにより前記複数のチャンネルの配列方向と直交する方向に伸縮する圧電体膜を被着形成する工程と、該圧電体膜上に、該圧電体膜に電圧を印加するための電極膜を被着形成する工程と、前記チャンネル間の前記チャンネル基板に溝を加工し、前記電極膜を前記チャンネルごとに独立させるとともに、前記チャンネルの両側に前記チャンネルごとに独立した、前記圧電体膜および電極膜をもつ振動板を形成する工程とからなることを特徴とするインク噴射装置の製造方法。
A step of forming a plurality of channels in a groove shape on one side of the channel substrate, and applying a voltage to the channel substrate including the inner surface of each channel in a direction orthogonal to the arrangement direction of the plurality of channels A step of depositing and forming a piezoelectric film that expands and contracts; a step of depositing and forming an electrode film for applying a voltage to the piezoelectric film on the piezoelectric film; and a groove in the channel substrate between the channels And forming the diaphragm having the piezoelectric film and the electrode film, which are independent for each channel on both sides of the channel, and the electrode film is made independent for each channel. A method of manufacturing an ink ejecting apparatus.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JP3123468B2 (en) * 1997-06-25 2001-01-09 日本電気株式会社 Ink jet recording head and method of manufacturing the same
JP2873287B1 (en) * 1998-03-20 1999-03-24 新潟日本電気株式会社 Ink jet recording head and method of manufacturing the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8580818B2 (en) 2005-09-15 2013-11-12 Otsuka Pharmaceutical Co., Ltd. Combination drug containing probucol and a tetrazolylalkoxy-dihydrocarbostyril derivative with superoxide supressant effects

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