JPH0550606A - インクジエツトプリンタヘツド用圧電素子の製造方法 - Google Patents
インクジエツトプリンタヘツド用圧電素子の製造方法Info
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- JPH0550606A JPH0550606A JP21369091A JP21369091A JPH0550606A JP H0550606 A JPH0550606 A JP H0550606A JP 21369091 A JP21369091 A JP 21369091A JP 21369091 A JP21369091 A JP 21369091A JP H0550606 A JPH0550606 A JP H0550606A
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- Japan
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- holes
- extruded product
- piezoelectric material
- piezoelectric element
- ink
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
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- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/10—Finger type piezoelectric elements
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電圧印加によって、せん断変形する複数個の
圧電材料の壁と該圧電材料の壁の間に形成されたインク
流路及び圧力チャンバーとして動作する複数個の高集積
化されたインク溝を有する形状のインクジェットプリン
タヘッド用圧電素子を安価に製造する方法を提供するこ
と。 【構成】 押し出し成形法によって複数個の貫通孔を有
する圧電材料の成形体を製造する工程と、該圧電材料の
成形体を焼結する工程と、該焼結体を分極処理する工程
と、該分極された焼結体の複数の貫通孔の内面に電極形
成する工程と、該電極形成された焼結体の複数個の貫通
孔を通る切断面にて切断する工程からなるインクジェッ
トプリンタヘッド用圧電素子の製造方法である。
圧電材料の壁と該圧電材料の壁の間に形成されたインク
流路及び圧力チャンバーとして動作する複数個の高集積
化されたインク溝を有する形状のインクジェットプリン
タヘッド用圧電素子を安価に製造する方法を提供するこ
と。 【構成】 押し出し成形法によって複数個の貫通孔を有
する圧電材料の成形体を製造する工程と、該圧電材料の
成形体を焼結する工程と、該焼結体を分極処理する工程
と、該分極された焼結体の複数の貫通孔の内面に電極形
成する工程と、該電極形成された焼結体の複数個の貫通
孔を通る切断面にて切断する工程からなるインクジェッ
トプリンタヘッド用圧電素子の製造方法である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電材料のせん断変形
を利用してインクを噴射するインクジェットプリンタヘ
ッド用圧電素子の製造方法に関するものである。
を利用してインクを噴射するインクジェットプリンタヘ
ッド用圧電素子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、圧電材料のせん断変形を利用して
インクを噴射するインクジェットプリンタヘッドの構成
及び製造方法については、特開昭６３−２４７０５１号
公報に記載されているようなものが知られている。この
インクジェットプリンタヘッドは多数のインク噴射孔を
有するノズルプレートと、該ノズルプレートが接続され
た多数のインク溝と側面に駆動用電極が形成された圧電
材料とからなる圧電素子と、インク補充のための給液機
構から構成されている。上記インクジェットプリンタヘ
ッドは駆動電極に電界を印加すると圧電材料がせん断変
形を起こしインク溝の容積変化をひきおこす。その結果
としてインク溝中の液圧が変化しノズルプレートの噴射
孔からインクが噴射される。
インクを噴射するインクジェットプリンタヘッドの構成
及び製造方法については、特開昭６３−２４７０５１号
公報に記載されているようなものが知られている。この
インクジェットプリンタヘッドは多数のインク噴射孔を
有するノズルプレートと、該ノズルプレートが接続され
た多数のインク溝と側面に駆動用電極が形成された圧電
材料とからなる圧電素子と、インク補充のための給液機
構から構成されている。上記インクジェットプリンタヘ
ッドは駆動電極に電界を印加すると圧電材料がせん断変
形を起こしインク溝の容積変化をひきおこす。その結果
としてインク溝中の液圧が変化しノズルプレートの噴射
孔からインクが噴射される。
【０００３】複数個のインク溝を有する圧電素子の製造
方法として、基板上に接合された圧電材料または圧電材
料そのものにダイアモンドカッターブレードや、レーザ
等を用いてインク溝を形成するという方法が提案されて
いる。この様な圧電素子をインクジェットプリンタヘッ
ドに応用する場合、インク噴射孔の集積度を向上させる
ためにはインク溝を高精度に多数個形成する必要があっ
た。また圧電材料のせん断変形を有効に利用するには圧
電材料の壁の幅寸法に対して高さ寸法を大きくする必要
があった。またインク溝が形成された圧電材料の溝の側
面には駆動電極を形成する必要があり、従来はニッケル
等の金属材料をスパッタ法を利用して形成していた。
方法として、基板上に接合された圧電材料または圧電材
料そのものにダイアモンドカッターブレードや、レーザ
等を用いてインク溝を形成するという方法が提案されて
いる。この様な圧電素子をインクジェットプリンタヘッ
ドに応用する場合、インク噴射孔の集積度を向上させる
ためにはインク溝を高精度に多数個形成する必要があっ
た。また圧電材料のせん断変形を有効に利用するには圧
電材料の壁の幅寸法に対して高さ寸法を大きくする必要
があった。またインク溝が形成された圧電材料の溝の側
面には駆動電極を形成する必要があり、従来はニッケル
等の金属材料をスパッタ法を利用して形成していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記で
示したダイアモンドカッターブレードや、レーザ等を用
いてインク溝を形成するという方法では、圧電材料のせ
ん断変形に有効な深いインク溝を加工する場合、製造方
法として極めて能率が低く、また加工による歩留りが悪
い上、寸法・ピッチ精度的にも要求を満足することは困
難であった。またスパッタ法を用いて溝の側面に電極形
成を行うためには、圧電素子をスパッタ装置中で傾ける
機構が必要であったり、溝の底近くのスパッタレートが
低いなどの問題点が多かった。
示したダイアモンドカッターブレードや、レーザ等を用
いてインク溝を形成するという方法では、圧電材料のせ
ん断変形に有効な深いインク溝を加工する場合、製造方
法として極めて能率が低く、また加工による歩留りが悪
い上、寸法・ピッチ精度的にも要求を満足することは困
難であった。またスパッタ法を用いて溝の側面に電極形
成を行うためには、圧電素子をスパッタ装置中で傾ける
機構が必要であったり、溝の底近くのスパッタレートが
低いなどの問題点が多かった。
【０００５】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、インク溝の集積度が高く圧電材
料のせん断変形が有効利用できる形状を有するインクジ
ェットプリンタヘッド用圧電素子を安価に製造する方法
を提示することを目的とする。
になされたものであり、インク溝の集積度が高く圧電材
料のせん断変形が有効利用できる形状を有するインクジ
ェットプリンタヘッド用圧電素子を安価に製造する方法
を提示することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のインクジェットプリンタヘッド用圧電素子の
製造方法は、冷間または熱間押し出し成形法によって複
数個の貫通孔を有する圧電材料の成形体を製造する工程
と、その成形体を分極処理する工程と、その分極された
成形体の複数の貫通孔の内面に電極を配置する工程と、
その電極が形成された成形体を前記複数個の貫通孔を通
る切断面にて切断する工程とからなるインクジェットプ
リンタヘッド用圧電素子の製造方法である。
に本発明のインクジェットプリンタヘッド用圧電素子の
製造方法は、冷間または熱間押し出し成形法によって複
数個の貫通孔を有する圧電材料の成形体を製造する工程
と、その成形体を分極処理する工程と、その分極された
成形体の複数の貫通孔の内面に電極を配置する工程と、
その電極が形成された成形体を前記複数個の貫通孔を通
る切断面にて切断する工程とからなるインクジェットプ
リンタヘッド用圧電素子の製造方法である。
【０００７】なお、前記成形体を焼結する工程を有して
いてもよい。
いてもよい。
【０００８】
【作用】上記の工程を有する本発明のインクジェットプ
リンタヘッド用圧電素子の製造方法では、冷間または熱
間押し出し成形法によって複数個の貫通孔を有する圧電
材料の成形体を製造し、その成形体を焼結して焼結体を
得る。次に、その焼結体を分極処理し、その分極された
焼結体の複数の貫通孔の内面に電極を形成する。そし
て、電極が形成された焼結体の複数個の貫通孔を通る切
断面にて切断することにより、インク溝の両側面に駆動
電極が形成されたインクジェットプリンタヘッド用圧電
素子が製造される。
リンタヘッド用圧電素子の製造方法では、冷間または熱
間押し出し成形法によって複数個の貫通孔を有する圧電
材料の成形体を製造し、その成形体を焼結して焼結体を
得る。次に、その焼結体を分極処理し、その分極された
焼結体の複数の貫通孔の内面に電極を形成する。そし
て、電極が形成された焼結体の複数個の貫通孔を通る切
断面にて切断することにより、インク溝の両側面に駆動
電極が形成されたインクジェットプリンタヘッド用圧電
素子が製造される。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。
参照して説明する。
【００１０】本実施例では圧電材料としてチタン酸ジル
コン酸鉛系セラミックス粉末を用い、成形助剤としては
メチルセルロースを用いた。また、圧電材料と成形助剤
とを混合する際に、適量の水と均一に混練することによ
り成形原料を調整した。そして、貫通孔の断面形状とな
る多数個のピンを有する口金を押し出し成形機にセット
し、前記圧電材料及び成形助剤を均一混練した成形原料
を前記押し出し成形機に投入し、成形を行う。すると、
図１に示すように、マトリクス状に多数個形成された貫
通孔１２を有する成形体１１が形成される。
コン酸鉛系セラミックス粉末を用い、成形助剤としては
メチルセルロースを用いた。また、圧電材料と成形助剤
とを混合する際に、適量の水と均一に混練することによ
り成形原料を調整した。そして、貫通孔の断面形状とな
る多数個のピンを有する口金を押し出し成形機にセット
し、前記圧電材料及び成形助剤を均一混練した成形原料
を前記押し出し成形機に投入し、成形を行う。すると、
図１に示すように、マトリクス状に多数個形成された貫
通孔１２を有する成形体１１が形成される。
【００１１】次に、この成形体１１に５００℃の温度を
加えて成形体１１に含まれる成形助剤を分解除去し、成
形体１１をチタン酸ジルコン酸系セラミックスの焼結温
度である１３００℃で２時間焼結し、焼結体を得る。焼
結を行うことにより、圧電材料のち密化を実現し、成形
体１１に後工程での取扱上問題のない強度を付与するこ
とができる。このようにして得られた焼結体の相対密度
は９６〜９７％となり、十分なち密化が実現される。
加えて成形体１１に含まれる成形助剤を分解除去し、成
形体１１をチタン酸ジルコン酸系セラミックスの焼結温
度である１３００℃で２時間焼結し、焼結体を得る。焼
結を行うことにより、圧電材料のち密化を実現し、成形
体１１に後工程での取扱上問題のない強度を付与するこ
とができる。このようにして得られた焼結体の相対密度
は９６〜９７％となり、十分なち密化が実現される。
【００１２】続いて、この焼結体を分極処理する。この
とき、焼結体を絶縁性シリコンオイル中に浸せきして直
流電界を印加するという方法を用いる。図２に焼結体２
１の分極処理の様子を示す。焼結体２１を絶縁性シリコ
ンオイル２４が満たされた容器２３内に浸せきし、その
焼結体２１の両面に形成された分極用電極２２を直流電
源２５の両極に接続して焼結体２１に直流電界を印加す
る。焼結体２１は絶縁性シリコンオイルに浸せきされて
いるので、貫通孔１２の絶縁性は十分確保される。従っ
て、圧電材料により構成されている壁１３は効率よく分
極される。
とき、焼結体を絶縁性シリコンオイル中に浸せきして直
流電界を印加するという方法を用いる。図２に焼結体２
１の分極処理の様子を示す。焼結体２１を絶縁性シリコ
ンオイル２４が満たされた容器２３内に浸せきし、その
焼結体２１の両面に形成された分極用電極２２を直流電
源２５の両極に接続して焼結体２１に直流電界を印加す
る。焼結体２１は絶縁性シリコンオイルに浸せきされて
いるので、貫通孔１２の絶縁性は十分確保される。従っ
て、圧電材料により構成されている壁１３は効率よく分
極される。
【００１３】分極処理された焼結体２１は、無電界メッ
キ法により貫通孔１２の内面に均一にニッケルメッキを
施される。こうして形成されたニッケルメッキがインク
ジェットプリンタヘッドの駆動電極として作用する。そ
して、この焼結体２１は、図３に示すように、一列に並
んだ貫通孔１２の中央部を通るＡ−Ａ面及び圧電材料部
を通るＢ−Ｂ面にて、ダイアモンドカッターブレードに
より切断される。
キ法により貫通孔１２の内面に均一にニッケルメッキを
施される。こうして形成されたニッケルメッキがインク
ジェットプリンタヘッドの駆動電極として作用する。そ
して、この焼結体２１は、図３に示すように、一列に並
んだ貫通孔１２の中央部を通るＡ−Ａ面及び圧電材料部
を通るＢ−Ｂ面にて、ダイアモンドカッターブレードに
より切断される。
【００１４】以上のような工程を経ることにより、図４
に示すようなインクジェットプリンタヘッド用圧電素子
３３が形成される。圧電素子３３には多数のインク溝３
２が平行に等ピッチで形成されており、その側面には駆
動電極３１が形成されている。そして分極方向は矢印Ｃ
方向あるいは矢印Ｄ方向となる。
に示すようなインクジェットプリンタヘッド用圧電素子
３３が形成される。圧電素子３３には多数のインク溝３
２が平行に等ピッチで形成されており、その側面には駆
動電極３１が形成されている。そして分極方向は矢印Ｃ
方向あるいは矢印Ｄ方向となる。
【００１５】図５に上記工程により製造された圧電素子
３３を用いたインクジェットプリンタヘッド４０の概略
構成例を示す。圧電素子３３はフレキシブルな接着層を
介して、インクタンク（図示せず）内のインクをインク
溝３２へ供給するインク供給口３４を有するカバープレ
ート３５と接着されている。そして、圧電素子３３のイ
ンク溝３２の長手方向の前面には、インク噴射孔３６を
備えたノズルプレート３７が接着されている。このよう
な構成のインクジェットプリンタヘッド４０において、
圧電素子３３のインク溝３２の側面に形成されている駆
動電極３１に、圧電材料の壁１３を挟んで電界を印加す
ることにより、圧電材料の壁１３がせん断変形する。こ
れは、圧電材料の壁１３の分極方向（矢印Ｃ方向）と印
加された電界の方向が直交しているためである。また、
インク溝３２とカバープレート３５とからインク流路３
８が形成されており、上述した圧電材料の壁１３のせん
断変形によりインク流路３８の容積が変化する。この容
積変化に伴ってインク流路８の圧力が変化し、インク噴
射孔３６からインクが噴射されて印字が行われる。
３３を用いたインクジェットプリンタヘッド４０の概略
構成例を示す。圧電素子３３はフレキシブルな接着層を
介して、インクタンク（図示せず）内のインクをインク
溝３２へ供給するインク供給口３４を有するカバープレ
ート３５と接着されている。そして、圧電素子３３のイ
ンク溝３２の長手方向の前面には、インク噴射孔３６を
備えたノズルプレート３７が接着されている。このよう
な構成のインクジェットプリンタヘッド４０において、
圧電素子３３のインク溝３２の側面に形成されている駆
動電極３１に、圧電材料の壁１３を挟んで電界を印加す
ることにより、圧電材料の壁１３がせん断変形する。こ
れは、圧電材料の壁１３の分極方向（矢印Ｃ方向）と印
加された電界の方向が直交しているためである。また、
インク溝３２とカバープレート３５とからインク流路３
８が形成されており、上述した圧電材料の壁１３のせん
断変形によりインク流路３８の容積が変化する。この容
積変化に伴ってインク流路８の圧力が変化し、インク噴
射孔３６からインクが噴射されて印字が行われる。
【００１６】なお、圧電材料として、高分子圧電材料
や、あるいは、圧電セラミックス粉末と樹脂材料との複
合体を用いた場合には、焼結する工程は必要ない。
や、あるいは、圧電セラミックス粉末と樹脂材料との複
合体を用いた場合には、焼結する工程は必要ない。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明のインクジェットプリンタヘッド用圧電素子の製造
方法によれば電圧印加によって効率の良いせん断変形を
生ずる形状寸法比を有する多数個の圧電材料の壁とイン
クの流路及び圧力チャンバーとして動作する高集積化さ
れたインク溝を備えたインクジェットプリンタヘッド用
圧電素子を機械加工やレーザ加工等による溝加工を施す
ことなく安価でしかも歩留り良く製造することができ
る。
発明のインクジェットプリンタヘッド用圧電素子の製造
方法によれば電圧印加によって効率の良いせん断変形を
生ずる形状寸法比を有する多数個の圧電材料の壁とイン
クの流路及び圧力チャンバーとして動作する高集積化さ
れたインク溝を備えたインクジェットプリンタヘッド用
圧電素子を機械加工やレーザ加工等による溝加工を施す
ことなく安価でしかも歩留り良く製造することができ
る。
【図１】本実施例において、マトリクス状に形成された
貫通孔を有する圧電材料の構成を示す概略図である。
貫通孔を有する圧電材料の構成を示す概略図である。
【図２】本実施例において、焼結体の分極方法を示す概
略図である。
略図である。
【図３】本実施例において、焼結体を切断する方法を示
す概略図である。
す概略図である。
【図４】本実施例の製造方法により製造されたインクジ
ェットプリンタヘッド用圧電素子の構成を示す概略図で
ある。
ェットプリンタヘッド用圧電素子の構成を示す概略図で
ある。
【図５】本実施例の製造方法で製造されたインクジェッ
トプリンタヘッド用圧電素子を用いたインクジェットプ
リンタヘッドの構成を示す概略図である。
トプリンタヘッド用圧電素子を用いたインクジェットプ
リンタヘッドの構成を示す概略図である。
１１ 成形体 １２ 貫通孔 １３ 圧電材料の壁 ２１ 焼結体 ３１ 駆動電極 ３２ インク溝 ３３ 圧電素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鐘ケ江 隆弘 名古屋市瑞穂区苗代町15番１号ブラザー工 業株式会社内 (72)発明者 竹内 誠 名古屋市瑞穂区苗代町15番１号ブラザー工 業株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 複数のインク溝と圧電材料の壁とを有
し、圧電材料に電界を印加するための駆動電極が前記イ
ンク溝の側面に配置されたインクジェットプリンタヘッ
ド用圧電素子の製造方法において、 冷間または熱間押し出し成形法によって複数個の貫通孔
を有する圧電材料の成形体を製造する工程と、 その成形体を分極処理する工程と、 その分極された成形体の複数の貫通孔の内面に電極を配
置する工程と、 その電極が形成された成形体を前記複数個の貫通孔を通
る切断面にて切断する工程とからなることを特徴とする
インクジェットプリンタヘッド用圧電素子の製造方法。 - 【請求項２】 前記成形体を焼結する工程を有すること
を特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタヘ
ッド用圧電素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21369091A JP3006193B2 (ja) | 1991-08-26 | 1991-08-26 | インクジェットプリンタヘッド用圧電素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21369091A JP3006193B2 (ja) | 1991-08-26 | 1991-08-26 | インクジェットプリンタヘッド用圧電素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0550606A true JPH0550606A (ja) | 1993-03-02 |
| JP3006193B2 JP3006193B2 (ja) | 2000-02-07 |
Family
ID=16643374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21369091A Expired - Lifetime JP3006193B2 (ja) | 1991-08-26 | 1991-08-26 | インクジェットプリンタヘッド用圧電素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3006193B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5508726A (en) * | 1993-01-27 | 1996-04-16 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Ink jet apparatus |
| GB2364965A (en) * | 1997-09-05 | 2002-02-13 | 1 Ltd | Manufacture of piezoelectric print head |
| GB2329514B (en) * | 1997-09-05 | 2002-02-13 | 1 Ipr Ltd | Aerogels, piezoelectric devices and uses therefor |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR200485952Y1 (ko) | 2016-08-29 | 2018-04-27 | 조용균 | 회전 썰망 |
-
1991
- 1991-08-26 JP JP21369091A patent/JP3006193B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5508726A (en) * | 1993-01-27 | 1996-04-16 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Ink jet apparatus |
| GB2364965A (en) * | 1997-09-05 | 2002-02-13 | 1 Ltd | Manufacture of piezoelectric print head |
| GB2329514B (en) * | 1997-09-05 | 2002-02-13 | 1 Ipr Ltd | Aerogels, piezoelectric devices and uses therefor |
| GB2364965B (en) * | 1997-09-05 | 2002-04-03 | 1 Ltd | Manufacture of piezoelectric print head |
| US6677034B1 (en) | 1997-09-05 | 2004-01-13 | 1 . . . Limited | Aerogels, piezoelectric devices, and uses therefor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3006193B2 (ja) | 2000-02-07 |
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