JPH0796301B2 - Ceramic ink jet head and its manufacturing method - Google Patents

Ceramic ink jet head and its manufacturing method

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JPH0796301B2
JPH0796301B2 JP15038386A JP15038386A JPH0796301B2 JP H0796301 B2 JPH0796301 B2 JP H0796301B2 JP 15038386 A JP15038386 A JP 15038386A JP 15038386 A JP15038386 A JP 15038386A JP H0796301 B2 JPH0796301 B2 JP H0796301B2
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ink
ceramic
green sheet
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JP15038386A
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和明 内海
通久 菅
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日本電気株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、各種のプリンタやファクシミリ装置において使用されるインクジェットヘッドとその製造方法に関し、特に、電気機械変換材料を用いてインクにパルス圧力を作用させ、インク噴射を行うドロップオンディマンド型のインクジェットヘッドとその製造方法に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION (FIELD OF THE INVENTION) This invention relates to an ink jet head and a manufacturing method thereof for use in various printers and facsimile machines, in particular, the pulse pressure to the ink using electromechanical conversion material It reacted, and a method for manufacturing drop-on-demand type inkjet head which performs ink ejection.

(従来の技術) オンディマンド型インクジェットにおいてインクにパルス圧力を作用させる方法としては、ダイヤフラム方式が広く知られている。 As a method for applying a pulse pressure to the ink in the (prior art) on-demand type ink jet, diaphragm method has been widely known. すなわち、インクジェットヘッド内にあるインク室の壁を構成している金属もしくはガラス等の板に、矩形もしくは円形に形成された平板状の電気機械変換素子を貼り付けてダイヤフラムを形成する。 That is, a plate such as a metal or glass constituting the walls of the ink chamber within the ink jet head, to form a diaphragm adhered a flat electromechanical transducer which is formed in a rectangular or circular. 前記電気機械変換素子を、その厚み方向への電圧印加により面方向に収縮変形させると、ダイヤフラムを形成しているインク室の壁はインク室内に向って湾曲する。 It said electromechanical transducer and is contracted and deformed in the plane direction by applying a voltage of the thickness direction, the walls of the ink chamber forming the diaphragm is curved toward the ink chamber. その結果、パルス圧力が作用してインク室内のインクはインク室外に押し出される。 As a result, the ink chamber of the ink pulse pressure acts is pushed into the ink chamber.

(発明が解決しようとする問題点) 前記のパルス圧力発生手段においては、電気機械変換素子をインク室壁の所定の位置に精密にかつ十分な接着強度をもって貼り付けることが重要である。 In (INVENTION Problems to be Solved) the pulse pressure generating means, it is important to paste the electromechanical transducer with precisely and sufficient adhesive strength to a predetermined position of the ink chamber wall. しかし、電気機械変換素子はインク室の壁の外側に固定させるため、 However, since the electromechanical transducer is to be secured to the outer wall of the ink chamber,
壁の内側のインク室に対応した位置に電気機械変換素子を精度よく固定することは困難であった。 It is difficult to fix good electromechanical transducer accuracy at a position corresponding to the ink chamber of the inner wall. また、接着部分の接着層の厚みや接着強度を常に指定範囲内に再現するために厳しい工程管理が実施されるが、それでも接着状態のばらつきによるインク噴射特性のばらつきを押えることは困難であり、このような接着工程は除去することが強く望まれていた。 Although strict process management is performed to reproduce the thickness and adhesive strength of the adhesive layer of the adhesive portion is always within a specified range, still be suppressed variations in ink ejection characteristic due to variation in the bonding state is difficult, such bonding process is has been strongly desired to be removed.

また、前記のパルス圧力発生手段によりインクに作用する圧力やノズルから噴射するインクの体積は電気機械変換素子に印加する電圧値に依存している。 The volume of ink ejected from the pressure and the nozzle acting on the ink depends on the voltage applied to the electromechanical transducer element by the pulse pressure generating means. 従来のオンディマンド型インクジェットヘッドにおいては、十分な大きさの圧力をインクに作用させ必要なインク体積をノズルより噴射させるために、印加パルスの電圧値は50Vないし300Vといった高い値にする必要があった。 In the conventional on-demand type ink jet head, the ink volume required by applying a pressure of sufficient magnitude to the ink to jet from the nozzle, the voltage value of the applied pulse had to be a high value such as 300V to no 50V . しかし、 But,
駆動回路の高信頼化あるいは低価格化という観点からは From the viewpoint of high reliability or cost of the driving circuit
50V以下の低電圧化が強く望まれていた。 50V below the low voltage has been strongly desired.

前記低電圧化を実現するものとして、厚みを薄くし厚み方向の電極間隔を狭めた電気機械変換素子を厚み方向に多数積層した、いわゆる積層アクチュエータが知られている。 Wherein as to realize low voltage, the electromechanical transducer narrowed electrode spacing in the thickness direction by reducing the thickness and number stacked in the thickness direction, so-called stack actuators are known. この積層アクチュエータをインク室の壁の外部に接着することにより低電圧駆動が可能なドロップオンディマンド型インクジェットヘッドの実現が期待されるが、この場合でも、インク室形状に対して定められた接着位置に積層アクチュエータを常に精度よく固定することの困難性や、接着状態に依存したインク噴射特性のばらつきといった問題は未解決のままであった。 Although the realization of a low voltage driving can drop-on-demand type ink jet head is expected by adhering the laminated actuator to an external wall of the ink chamber, even in this case, the bonding position defined relative to the ink chamber shape difficulty or to always accurately fix the laminated actuator, a problem variation in ink ejection characteristics depending on the bonding status remained unresolved.

(問題点を解決するための手段) 本願第1の発明によれば、電気機械変換特性を有するセラミック材料からなり、内部にインク供給口から圧力室を通ってノズルに連通するインク流路が形成されたセラミックインクジェットヘッドであって、複数のインク流路よりなり、いずれのインク流路もインク流路に平行かつ圧力室の壁を構成するセラミック体の厚み方向に一定間隔にて配置された平面状電極を前記セラミック体の外表面に外部電極として1枚、内部に内部電極として少なくとも2枚有しており、外部電極および外表面側から数えて偶数番目の内部電極よりなる第1の電極群は電極端子部を介して第1のスルーホールに、外表面側から数えて奇数番目の内部電極よりなる第2の電極群(電極が1 According to (problem solving means for the) first invention, a ceramic material having an electromechanical conversion characteristics, an ink flow path communicating with the nozzle through the pressure chamber from the ink supply port therein forming a ceramic ink-jet head is made of a plurality of ink flow paths, one of the ink flow path is also arranged at regular intervals in the thickness direction of the ceramic body constituting the walls of the parallel and the pressure chamber to the ink flow path plane one as external electrodes Jo electrode on the outer surface of the ceramic body, the internal has at least two as the internal electrodes, a first electrode group composed of even-numbered inner electrode counting from the external electrode and the outer surface a first through hole through the electrode terminal portions, the second electrode group (an electrode made of the odd-numbered inner electrode counting from the outer surface 1
枚の場合も含む)は電極端子部を介して第2のスルーホールに接続され、第1もしくは第2の電極群のいずれか一方は同一平面状に存在する電極が引き出し電極によって接続された形状の電極よりなり、電極を挟んで隣接したセラミック体は厚み方向に互いに180゜逆に分極されていることを特徴としたセラミックインクジェットヘッドが得られる。 Like including) the case of being connected to the second through-hole through the electrode terminal portions, the shape one of the first or second electrode group in which electrodes exist on the same plane are connected by a lead electrode consists of the electrode, the ceramic body adjacent across the electrodes ceramic ink jet head is obtained which is characterized in that it is polarized in 180 DEG opposite each other in the thickness direction.

また、本願第2の発明によれば、感光性樹脂シートをインク供給口から圧力室を通ってノズルに連通するインク流路の平面形状に合わせて成形し空孔母型を作成する工程と、電気機械変換特性を有するセラミック材料から成るグリーンシート上に電極端子部を有する引出し電極を持った第1の電極を導電ペーストを用いて形成し第1電極グリーンシートとする工程と、前記グリーンシート上に電極端子部を有する引出し電極を持った第2の電極を導電ペーストを用いて形成し第2電極グリーンシートとする工程と、前記第1及び第2電極グリーンシートの前記2種類の電極端子部の中央及び前記中央に相当する位置に第1および第2のスルーホールを形成する工程と、 Further, according to the second invention, the step of creating a shaped voids matrix together photosensitive resin sheet to the planar shape of the ink flow path communicating with the nozzle through the pressure chamber from the ink supply port, a step of the first electrode formed using a conductive paste first electrode green sheet having the extraction electrode having an electrode terminal portion on the green sheet made of ceramic material having an electromechanical conversion characteristics, on the green sheet a step of the formed second electrode green sheet using a conductive paste and a second electrode having a lead electrode having an electrode terminal portion, the two electrode terminals of the first and second electrode green sheet forming a first and second through-hole center and a position corresponding to the center of,
少なくとも1枚のグリーンシート上に前記空孔母型を、 The pore matrix in at least one green sheet,
前記空孔母型上に電極のない面が空孔母型に接し、かつ圧力室が形成される位置に電極が配置されるように前記第1及び第2電極グリーンシートを交互に少なくとも3 At least 3 wherein holes matrix on the free surface of the electrode is in contact with the vacancy mold, and alternately the first and second electrode green sheet so that the electrode at a position where the pressure chamber is formed is disposed
層以上積層し、圧着して積層体を形成する工程と、前記電極端子部に形成された前記第1および第2のスルーホールに導電ペーストを充填しそれぞれ前記第1の電極は第1のスルーホールと、前記第2の電極は第2のスルーホールと接続する工程と、前記積層体を酸化雰囲気中で焼結することで空孔母型を分解消失させて空孔とする工程と、前記スルーホール内に形成された電極間に電圧を印加し前記第1及び第2の電極の間の前記セラミック材料を前記第1及び第2の電極の一方から他方に向けて前記電極に垂直な方向に分極させる工程とから成ることを特徴としたセラミックインクジェットヘッドの製造方法が得られる。 Laminated above the layers, forming a laminate by bonding, said formed electrode terminals first and second, respectively filled with a conductive paste in the through holes of the first electrode is a first through a hole, a step of said second electrode a second a step of connecting the through holes, wherein the laminate is decomposed eliminate voids matrix by sintering in an oxidizing atmosphere holes, the a voltage is applied between formed in the through-hole electrode and the first and perpendicular to the electrode the ceramic material toward the other from one of said first and second electrodes between the second electrode method for producing a ceramic ink-jet head characterized by comprising a step of polarized is obtained.

(作用) 本願発明によれば、セラミックグリーンシートと空孔母型とを積層してインクジェットヘッドを作成する過程で、電極パターンを形成したセラミックグリーンシートを多数積層することにより、低電圧駆動が可能な積層アクチュエータを一体に内蔵したインクジェットヘッドを得ることができる。 According to (action) the present invention, by laminating the ceramic green sheets and pore matrix in the process of creating an ink jet head, by stacking a large number of ceramic green sheets provided with electrode patterns, it can be driven at low voltage the Do multilayer actuator can be obtained an ink jet head having a built integrally. 内蔵された積層アクチュエータは、 Built-in stacked actuator,
インク室の壁と一体となってパルス圧力発生用のダイヤフラムを形成する。 It becomes walls integral with the ink chamber to form a diaphragm for pulse pressure occurs. このような構造のダイヤフラムは、 The diaphragm of such a structure,
応答性が極めて速くなり、圧力パルスも強力なものが得られるため、インクジェット動作の高速化および安定化のために極めて有効であることが確認された。 Responsiveness is extremely fast, because those pressure pulse is also strong is obtained, it was confirmed that extremely effective for speeding up and stabilization of ink jet operation. さらに、 further,
積層アクチュエータを一体に内蔵させることにより、接着状態のばらつきとか接着位置のずれ等の問題を考慮する必要が殆んどなくなり、インク噴射特性が揃ったインクジェットヘッドを得ることが可能になった。 By incorporating a laminated actuator together, to consider the problem of displacement such variations Toka bonding position of bonding status is eliminated almost became possible to obtain an ink jet head with uniform ink ejection characteristics.

(実施例) 以下に、この発明について図面を参照しながら詳細に説明する。 (Example) Hereinafter, will be described in detail with reference to the drawings the present invention.

第1図は、本願第1の発明によるセラミックインクジェットヘッドの一実施例の部分断面図を含む斜視図である。 Figure 1 is a perspective view including a partial cross-sectional view of one embodiment of a ceramic ink-jet head according to the present first invention. インクは、図示されていない外部インク溜めより導管等によって接続口105に導かれ、共通インク室104を経てインク供給口101、圧力室102を通ってノズル103より外部に噴射される。 The ink is guided to the connection port 105 by a conduit or the like from the reservoir external ink not shown, an ink supply port 101 through the common ink chamber 104 is injected to the outside from the nozzle 103 through the pressure chamber 102. この実施例では、共通インク室104 In this embodiment, the common ink chamber 104
よりノズル103に至るインク経路が4本平行に形成された4ノズルヘッドが示されているが、ノズル数の選択は所要の記録速度を満足するように任意に行なわれる。 Has been shown to 4-nozzle head ink path is formed in parallel this 4 leading to more nozzles 103, selection of the number of nozzles is performed arbitrarily so as to satisfy the required recording speed. このインクジェットヘッドは電極材料を除いて全体が電気機械変換特性を有するセラミック材料から成っている。 The ink jet head is a whole except the electrode material are made of a ceramic material having electromechanical transducer characteristics.
第1図では、ヘッドは薄いセラミック板の積層構造を有することが示されており、電気機械変換特性を有する複数種のセラミック材料を用いて複合化することができる。 In Figure 1, the head has been shown to have a laminated structure of thin ceramic plates can be composited with a plurality of kinds of ceramic material having an electromechanical conversion characteristics. 全体を同一のセラミック材料で構成した場合は、各層間のセラミック材料間の境界は一体化して識別できない。 If configured as a whole by the same ceramic material, the boundary between the ceramic material of each layer can not be identified and integrated. 第1図において、圧力室102の上側の壁は複数のセラミック層106から成っている。 In FIG. 1, the upper wall of the pressure chamber 102 is composed of a plurality of ceramic layers 106. この実施例では4層の場合を示してあるが、これに限定されるものではなく、 In this embodiment is shown a case of a four-layer, but is not limited thereto,
層の厚みや電極面積に応じて積層数は任意に選択される。 Stacking number in accordance with the thickness and the electrode area of ​​the layer is chosen arbitrarily. 各セラミック層106の上面には電極が形成されている。 Electrode is formed on the upper surface of each ceramic layer 106. これらの電極は、圧力室102の壁を変形させるための駆動電極107と、前記駆動電極107を図示されていない駆動回路に接続するための引き出し電極とから成っている。 These electrodes are made of the lead-out electrodes for connection to the drive electrode 107, not shown to the driving electrode 107 drive circuit for deforming the wall of the pressure chamber 102. 駆動電極107はどのセラミック層106の表面においても、全く同一のパターンで形成され、上下方向に重なるように配置されている。 Also in the driving electrode 107 is the surface of which ceramic layer 106 are arranged so as at all are formed in the same pattern, overlap in the vertical direction. 一方、前記引き出し電極は奇数層との間ではそれぞれ第2図(a)および(b)に示したように異なっている。 Meanwhile, the extraction electrode are different as shown in FIG. 2, respectively Between the odd layers (a) and (b). すなわち、圧力室員102に近い側から数えて第1層目および第3層目の電極パターンは第2図(a)に示すように、各駆動電極107を電気的に接続しさらに外部駆動回路に接続するための引き出し電極108および109を有するものになっている。 That is, the first layer and the third layer of the electrode pattern as shown in FIG. 2 (a) counted from the side closer to the pressure chamber members 102, further external driving circuit electrically connected to each drive electrode 107 It has become one having a lead-out electrodes 108 and 109 for connection to. また、第2 In addition, the second
図(b)は第2層目および第4層目の電極パターンを示したもので、駆動電極107より個々に外部駆動回路に接続するための引き出し電極110が伸びた形状になっている。 Figure (b) is shaped to extraction electrode 110 is extended to connect it shows a second layer and a fourth layer of the electrode pattern, the individual external driving circuit than the driving electrode 107. 第2図で示した2つの電極パターンは、第3図に示すように、交互に上下方向に積層される。 Two electrode patterns shown in FIG. 2, as shown in FIG. 3, are stacked in the vertical direction alternately. 奇数層および偶数層の電極はそれぞれ引き出し線109および110の先端の電極端子部111および112において電気的に接続されている。 Are electrically connected to the electrode terminal portions 111 and 112 of the tip of each electrode of the odd-numbered layers and even-numbered layers lead wire 109 and 110. この接続は本実施例においては次のように積層方向に行なわれる。 This connection is performed in the stacking direction as follows in this embodiment. すなわち、電極端子部111および112には中央部分にセラミック層を貫通するスルーホール113 That is, the through hole 113 to the electrode terminal portions 111 and 112 which penetrate the ceramic layers in the central portion
を形成しておき、これらをセラミック層の積層体を焼結する前か焼結した後に前記スルーホールに導電ペーストを充填することにより電気的な接続を得ている。 To obtain an electrical connection by filling a conductive paste into the through hole formed; then, the laminate of the ceramic layer after calcination before sintering sintering.

前記の電極積層部分を積層アクチュエーターとして機能させるためには、電極間のセラミック層を予め分極しておく必要がある。 For the functioning of the electrode stacked portion of the a stacked actuator, it is necessary to previously polarized ceramic layers between the electrodes. この分極は、従来の積層アクチュエーターの場合と同様な方法に従って行なわれるが、本実施例の場合、二つの電極端子部111と112との間に所定の高電圧を短時間印加することにより行なわれる。 This polarization is carried out according to the case similar to the method of the conventional laminated actuator is performed by applying a short period of time a predetermined high voltage between the case of this embodiment, the two electrode terminals 111 and 112 . この結果、駆動電極107に挟まれた部分のセラミック層は電極に垂直な方向に分極され、かつ分極の向きは層毎に逆向きとなる。 As a result, the ceramic layer portion sandwiched between the driving electrodes 107 is polarized in a direction perpendicular to the electrodes, and the direction of polarization will be reversed for each layer.

なお、電極端子部111と112の間に電圧パルスを印加することで、インクジェットヘッドを駆動することができる。 Note that by applying a voltage pulse between the electrode terminal portions 111 and 112, it is possible to drive the ink jet head.

次に、本願第2の発明によるインクジェットヘッドの製造方法について図面を参照しながら詳細に説明する。 It will now be described in detail with reference to the drawings a method for producing the ink-jet head according to the present second invention.

第4図(a),(b),(c),(d),(e)は、この発明による製造方法の一実施例として、流路形状に合わせた空孔母型の形成から焼結に至るまでの工程を説明するための工程図である。 Figure 4 (a), (b), (c), (d), (e), as an example of a manufacturing method according to the invention, sintering the formed vacancy mother die matched to the channel shape is a process diagram for the process will be described up to the. 空孔母型の形成は、まず第4 Formation of vacancy mother die, first 4th
図(a)に示したように、ポリエステルフィルム等のキャリアフィルム114上に感光性樹脂115を所定の厚さに均一に塗布して作成した感光性樹脂シート116の上に、流路形状と同一のパターンが形成されたフォトマスク117 As shown in FIG. (A), on the photosensitive resin sheet 116 a photosensitive resin 115 on the carrier film 114 was prepared it was uniformly applied to a predetermined thickness such as polyester film, identical to the channel shape photomask 117 pattern is formed
を重ね、光を照射して露光を行なう。 Lap, by irradiating light to perform exposure. 次に、第4図(b)に示したように、現像処理を行なって所定の空孔母型118を形成する。 Next, as shown in FIG. 4 (b), a predetermined pore matrix 118 performs a developing process.

次の第4図(c)に示した積層工程においては、空孔母型118を内部に挟み込むようにセラミックグリーンシートを積層する。 In the laminating step shown in FIG. 4 in the following (c), laminating the ceramic green sheets so as to sandwich the pores mold 118 therein. ここで使用するセラミックグリーンシートは、一般的な方法に従ってセラミック粉末と有機バインダー、可塑剤、溶剤等とを混合分散することにより混漿状態としたものを、ドクターブレード法、キャスティング法等の広く知られた塗布方法により、プラスチックフィルムガラス板、金属シート等の基板上に所定の厚さに塗布し乾燥することによって作成する。 Here use is a ceramic green sheet, the ceramic powder and an organic binder in accordance with the general method, a plasticizer, a material obtained by the 混漿 state by mixing and dispersing a solvent such as, a doctor blade method, widely known casting method the resulting coating method, a plastic film glass plate is made by coating and drying to a predetermined thickness on a substrate of a metal sheet or the like. 乾燥後、基板から剥離したセラミックグリーンシートは、打ち抜き或いは切断等により所定の寸法形状に仕上げられ、さらに必要に応じてパンチング等によるスルーホールの形成や導電ペーストを用いた印刷による表面電極の形成を行なう。 After drying, the ceramic green sheet peeled off from the substrate, finished to a predetermined size and shape by punching or cutting or the like, the formation of a surface electrode by printing using a form or a conductive paste through holes by punching or the like if necessary carried out. この実施例においては、先に第2図(a)および(b)に示した異なった電極パターン119aおよび119bが表面に形成された2種のグリーンシート120aおよび120b In this embodiment, previously in FIG. 2 (a) and (b) the two green sheets 120a and 120b which different electrode patterns 119a and 119b are formed on the surface shown
が各々2枚ずつ交互に積層されている。 They are alternately stacked, each one by two. これ等の表面に電極を有するグリーンシートはさらに、先に第3図に示したように、電極端子部111および112の中央に対応する位置にスルーホール113が形成されている。 This like surface green sheet further having electrodes, as shown in FIG. 3 above, the through hole 113 is formed at a position corresponding to the center of the electrode terminal portions 111 and 112.

第4図(c)において、グリーンシート121は表面電極やスルーホールを持たないが、外形寸法はグリーンシート120aおよび120bと同一に作られる。 In Figure 4 (c), the green sheet 121 is no surface electrodes and the through-hole, external dimensions are made the same as the green sheet 120a and 120b. これ等のグリーンシート120a、120bおよび121はキャリアフィルムから剥離した空孔母型118と共に、圧着用の金型の中に所定の順番で積層されさらに圧力が加えられ、第4図(d)に示すように一体化する。 This like green sheet 120a, with pores mold 118 120b and 121 was peeled from the carrier film, further pressure is laminated in a predetermined order is added into a mold for compression, in FIG. 4 (d) integrated as shown. この圧着工程では必要に応じて圧力とともに熱が加えられる。 Heat is applied with pressure as necessary in the compression process. この圧着により、グリーンシートは局部的に流動し、空孔母型を完全に包み込むように変形し、第4図(e)に示す形となる。 This crimping, green sheets locally flows, deforms so as to completely wrap the pores mold, the form shown in FIG. 4 (e).

このようにして作られた積層体122は必要に応じて所定の寸法に切断した後、脱バインダー処理を施こす。 After cutting into a predetermined size such the laminate 122 made in the optionally straining facilities the debinding treatment. すなわち、酸化雰囲気中でゆっくり加熱することにより、空孔母型を形成する樹脂や、セラミックグリーンシート中にある有機物を分解消失させる。 That is, by slowly heating in an oxidizing atmosphere, or the resin for forming pores mother die, to decompose eliminate organic substances present in the ceramic green sheet. 通常これ等の有機物は Organic matter usually this, etc.
500℃ないし600℃の温度で完全に分解し酸化するが、急激な温度上昇を行なうと積層体が破損する。 500 to ° C. to completely decompose oxidized at a temperature of 600 ° C., but the laminate may be broken to perform the rapid temperature rise. このため、 For this reason,
温度上昇速度を25℃/時間以下に抑え、さらに、500℃ The temperature rise rate kept below 25 ° C. / time, further, 500 ° C.
ないし600℃に充分長い時間保持することで有機物を完全に消失させる。 To completely abolish the organics to hold long enough time 600 ° C.. この結果、積層体122内部の空孔母型1 As a result, the laminate 122 internal voids matrix 1
18は消滅し、その跡は空孔となってインク流路が形成される。 18 disappears, the trace of the ink flow path becomes pores are formed.

脱バインダー処理が行なわれた積層体122は、続いて所定の温度で焼成して磁器化し、その後必要に応じて所定の外形寸法に切断し、またノズル端面の研磨仕上げを施こしてインクジェットヘッドが得られる。 Laminate 122 debinding treatment is performed, followed by porcelain by baking at a predetermined temperature, followed if necessary by cutting into a predetermined external dimensions, also the ink jet head Strain facilities polished finish of the nozzle end surface can get.

グリーンシートを構成するセラミック粉体としては、Pb As the ceramic powder constituting the green sheet, Pb
TiO 3 −PbZrO 3系の圧電材料を用いた。 Using piezoelectric materials TiO 3 -PbZrO 3 series. 電極材料としては、Ab/Pdの比率が70/30(重量比)の導電ペーストを用いた。 As the electrode material, the ratio of Ab / Pd was used conductive paste 70/30 (weight ratio). 空孔母型用の感光性樹脂にはアクリル系光硬化性のものを使用し、紫外線による露光の後、メチルエチルケトンを用いて現像した。 The photosensitive resin for vacancies mold using an acrylic one light curable resin, after exposure to ultraviolet rays, and developed with methyl ethyl ketone.

セリミックグリーンシートと空孔母型との圧着は、110 Crimping of the Seri Mick green sheet and vacancies mother die, 110
℃の加熱温度のもとで、250kg/cm 2の圧力を30分間印加して行なった。 ℃ of under the heating temperature was carried out by applying a pressure of 250 kg / cm 2 30 min.

脱バインダー処理は、空気中で5℃/時間の昇温速度で加熱した後、500℃に3時間保持して行なった。 Debinder treatment after heating at a heating rate of 5 ° C. / time in air was carried out for 3 hours 500 ° C.. この処理に続く焼結は空気中で1150℃に2時間保持して行なった。 Sintering following the treatment was carried out for 2 hours 1150 ° C. in air.

グリーンシート及び感光性樹脂は、厚さがいずれも約10 Green sheet and the photosensitive resin, any thickness of about 10
0μmのものを用いた。 It was used of 0μm. 焼結後、ノズルの寸法は約80μ After sintering, the dimensions of the nozzle are approximately 80μ
m角となり、また、焼結体内部の流路の高さも約80μm It becomes m square, also about 80μm height of the flow path of the sintered body portion
となった。 It became. 以上の条件のもとで先に第1図に示した構造のヘッドを試作した結果、安定なインク噴射動作が得られた。 As a result of trial structures head shown in the first figure under destination above conditions, a stable ink jetting operation was obtained. また、4つの各ノズルから噴射したインク滴の体積および飛翔速度が揃うようにパルス電圧を調整した結果電圧値のばらつきは34Vから37Vの範囲に収まり、各ノズル間の噴射特性の均一性が非常によいことが確認された。 The four variations result voltage value of the pulse voltage was adjusted so that the volume and the flying speed of ink droplets ejected from each nozzle is aligned in fall in the range of 37V from 34V, the uniformity of ejection characteristics among the nozzles is extremely it was confirmed that good.

比較のため、電極積層数が第1図の実施例の場合の半分すなわち2層のインクジェットヘッドも試作した結果、 For comparison, results electrode laminate speed is also prototype inkjet head halves i.e. two layers of the embodiment of Figure 1,
安定かつ特性の揃ったインク噴射を行なわせるために必要な印加電圧は、55Vから70Vと大きく、ばらつきの範囲も広がった。 Application voltage that is required to perform uniform ink ejection stable and properties, as large as 70V from 55V, spread even tolerable deviation.

(発明の効果) 以上のように本願発明の製造法によれば電気機械変換素子を厚み方向に多数積層した積層アクチュエーターを一体的に内蔵したセラミックインクジェットヘッドが得られた。 Ceramic ink jet head having a built integrally laminated actuator an electromechanical transducer according to the production method and numerous stacked in the thickness direction of the present invention as above (Effect of the Invention) was obtained. 従来法における個別部品としての積層アクチュエーターを組み付ける場合と比べると、積層アクチュエーターの位置精度をより高くでき、噴射特性の均一性に優れたインクジェットヘッドが得られた。 Compared with the case of assembling the laminated actuator as discrete components in a conventional method, can a higher positional accuracy of the laminated actuator, the ink jet head was obtained having excellent uniformity of ejection characteristics. その上、製造技術的には何らの熟練を必要とするものではなく、容易に製造でき、しかも量産性に優れている。 Moreover, not intended to require any skill for fabrication technology, it can be easily manufactured, yet is excellent in mass productivity. このためデバイスコストの大巾な低減が可能となった。 Thus it became possible it is greatly reduced device cost. さらに、積層アクチュエーターの使用により駆動電圧を大巾にすることができ、駆動回路が簡単になり信頼性が向上するとともに、一層のコスト低減が可能になった。 Furthermore, the driving voltage by the use of the laminated actuator can be a to greatly, the driving circuit is improved reliability easier allowed the further cost reduction.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

第1図は本願第1の発明によるセラミックインクジェットヘッドの一実施例部分断面図を含む斜視図、第2図は本願第1の発明によるインクジェットヘッドの積層電極間の奇数層および偶数層における電極パターンの一実施例を示す斜視図、第3図は本願第1の発明によるインクジェットヘッドにおける電極の積層状態の一実施例を示す斜視図、第4図は本願第2の発明による製造方法の製造工程の一実施例を示す工程図であり、それぞれ、 101……インク供給口、102……圧力室、103……ノズル、104……共通インク室、105……接続口、106……セラミック層、107……駆動電極、108,109および110…… Perspective view including an embodiment partially sectional view of a ceramic ink-jet head Figure 1 is according to the first invention, the electrode pattern in the odd-numbered layers and even-numbered layers between laminated electrode of the ink jet head Fig. 2 according to the first invention perspective view showing an embodiment of FIG. 3 is a perspective view showing one embodiment of a stacked state of the electrode in the ink-jet head according to the first invention, Fig. 4 manufacturing step in a manufacturing method according to the second aspect of the present invention is a process diagram showing an embodiment of, respectively, 101 ...... ink supply port, 102 ...... pressure chambers, 103 ...... nozzle, 104 ...... common ink chamber, 105 ...... connecting port, 106 ...... ceramic layer, 107 ...... driving electrodes, 108, 109 and 110 ......
引き出し電極、111および112……電極端子部、113…… Extraction electrode, 111 and 112 ...... electrode terminal, 113 ......
スルーホール、114……キャリアフィルム、115……感光性樹脂、116……感光性樹脂シート、117……フォトマスク、118……空孔母型、119aおよび119b……電極パターン、120aおよび120b……グリーンシート、121……グリーンシート、122……積層体、 を表わす。 Through hole, 114 ...... carrier film 115 ...... photosensitive resin, 116 ...... photosensitive resin sheet, 117 ...... photomask, 118 ...... vacancies mold, 119a and 119b ...... electrode patterns, 120a and 120b ... ... represents a green sheet, 121 ...... green sheets, 122 ...... laminated body.

Claims (2)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】電気機械変換特性を有する一体に焼結されたセラミック材料からなり、内部にインク供給口から圧力室を通ってノズルに連通するインク流路が形成されたセラミックインクジェットヘッドであって、複数のインク流路を有し、いずれのインク流路もインク流路に平行かつ圧力室の壁を構成するセラミック体の厚み方向に一定間隔にて配置された平面状電極を前記セラミック体の外表面に外部電極として1枚、内部に内部電極として少なくとも2枚有しており、外部電極および外表面側から数えて偶数番目の内部電極よりなる第1の電極群は電極端子部を介して第1のスルーホールに、外表面側から数えて奇数番目の内部電極よりなる第2の電極群(電極が1枚の場合も含む)は電極端子部を介して第2のスルーホールに接続され 1. A a ceramic material that is sintered together with an electromechanical transducer characteristics, a ceramic ink-jet head in which the ink flow path communicating with the nozzle through the pressure chamber from the ink supply port formed therein has a plurality of ink flow paths, one of the ink flow path even a planar electrode disposed at a constant distance in the thickness direction of the ceramic body constituting the walls of the parallel and the pressure chamber to the ink flow path of the ceramic body one as an external electrode on an outer surface, internal has at least two as the internal electrodes, a first electrode group composed of even-numbered inner electrode counting from the external electrode and the outer surface side via the electrode terminal the first through hole (including the case the electrode of one) second electrode group composed of odd-numbered inner electrode counting from the outer surface side is connected to the second through-hole through the electrode terminal portions 第1もしくは第2の電極群のいずれか一方は同一平面状に存在する電極が引き出し電極によって接続された形状の電極よりなり、電極を挟んで隣接したセラミック体は厚み方向に互いに180゜逆に分極されていることを特徴としたセラミックインクジェットヘッド。 One of the first or second electrode group consists of electrode shape is electrode present on the same plane are connected by a lead electrode, adjacent ceramic body to 180 ° opposite to each other in the thickness direction across an electrode ceramic ink jet head characterized in that it is polarized.
  2. 【請求項2】感光性樹脂シートをインク供給口から圧力室を通ってノズルに連通するインク流路の平面形状に合わせて成形し空孔母型を作成する工程と、電気機械変換特性を有するセラミック材料から成るグリーンシート上に電極端子部を有する引出し電極を持った第1の電極を導電ペーストを用いて形成し第1電極グリーンシートとする工程と、前記グリーンシート上に電極端子部を有する引出し電極を持った第2の電極を導電ペーストを用いて形成し第2電極グリーンシートとする工程と、前記第1及び第2電極グリーンシートの前記2種類の電極端子部の中央及び前記中央に相当する位置に第1および第2 2. A comprises the steps of creating a shaped voids matrix together photosensitive resin sheet to the planar shape of the ink flow path communicating with the nozzle through the pressure chamber from the ink supply port, the electromechanical conversion characteristics and a step of the first electrode formed using a conductive paste first electrode green sheet having the extraction electrode having an electrode terminal portion on the green sheet made of ceramic material, the electrode terminal portions on the green sheet a step of the second electrode green sheet to form a second electrode having a lead electrode by using a conductive paste, the center and the center of the two electrode terminals of the first and second electrode green sheet first and second in a position corresponding to
    のスルーホールを形成する工程と、少なくとも1枚のグリーンシート上に前記空孔母型を、前記空孔母型上に電極のない面が空孔母型に接し、かつ圧力室が形成される位置に電極が配置されるように前記第1及び第2電極グリーンシートを交互に少なくとも3層以上積層し、圧着して積層体を形成する工程と、前記電極端子部に形成された前記第1および第2のスルーホールに導電ペーストを充填しそれぞれ前記第1の電極は第1のスルーホールと、前記第2の電極は第2のスルーホールと接続する工程と、前記積層体を酸化雰囲気中で焼結することで空孔母型を分解消失させて空孔とする工程と、前記スルーホール内に形成された電極間に電圧を印加し前記第1及び第2の電極の間の前記セラミック材料を前記第1及び第2の電極の一方か Forming a through hole of, the voids matrix in at least one green sheet, the holes mold no electrode on the surface is in contact with the vacancy mold, and the pressure chamber is formed stacking at least three layers or more said first and second electrode green sheets as electrodes are alternately arranged in a position, a step of forming a laminate by bonding, said formed electrode terminal first and the second said filling a conductive paste into the through holes, respectively first electrode and the first through-hole, wherein the second electrode and the step of connecting the second through-hole, in an oxidizing atmosphere the laminate in a step of the pores by decomposing eliminate voids matrix by sintering, wherein a voltage is applied between electrodes formed in the through holes wherein the ceramic between the first and second electrodes or a material one of the first and second electrodes 他方に向けて前記電極に垂直な方向に分解させる工程とから成ることを特徴としたセラミックインクジェットヘッドの製造方法。 Method for producing a ceramic ink jet head is characterized in that towards the other consisting of a step of decomposing in a direction perpendicular to the electrode.
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