JPH08306980A - 圧電素子ユニット及びその製造方法並びにその圧電素子ユニットを用いたインクジェット記録ヘッド - Google Patents
圧電素子ユニット及びその製造方法並びにその圧電素子ユニットを用いたインクジェット記録ヘッドInfo
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- JPH08306980A JPH08306980A JP17833895A JP17833895A JPH08306980A JP H08306980 A JPH08306980 A JP H08306980A JP 17833895 A JP17833895 A JP 17833895A JP 17833895 A JP17833895 A JP 17833895A JP H08306980 A JPH08306980 A JP H08306980A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】小型・低コストで、圧電体の電気機械変換を効
率よく伝達する圧電素子ユニット及びインクジェット記
録ヘッドを提供することを目的とする。 【構成】基板14の表面に露出したチタンを含む部分にの
み、選択的に水熱法でＰＺＴ（圧電体）層91を成長さ
せ、ＰＺＴ層の表面に電極92を形成している。基板表面
に直接、ＰＺＴ層91を成長させるので、基板との一体性
がよく、圧電体の電気機械変換を効率よく伝達すること
ができる。また、チタンを含む部分の形状をパターニン
グなどにより精度よく微細化でき、ＰＺＴの厚さも10μ
ｍ程度の制御ができるので、圧電素子ユニットの微細化
を実現することができる。
率よく伝達する圧電素子ユニット及びインクジェット記
録ヘッドを提供することを目的とする。 【構成】基板14の表面に露出したチタンを含む部分にの
み、選択的に水熱法でＰＺＴ（圧電体）層91を成長さ
せ、ＰＺＴ層の表面に電極92を形成している。基板表面
に直接、ＰＺＴ層91を成長させるので、基板との一体性
がよく、圧電体の電気機械変換を効率よく伝達すること
ができる。また、チタンを含む部分の形状をパターニン
グなどにより精度よく微細化でき、ＰＺＴの厚さも10μ
ｍ程度の制御ができるので、圧電素子ユニットの微細化
を実現することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、インクジェット記録
ヘッドや超音波モーターといった圧電アクチュエーター
を利用する分野に関し、その小型化、低コスト化、電気
機械変換効率の向上を実現するための圧電素子ユニット
及びその製造方法に関する。
ヘッドや超音波モーターといった圧電アクチュエーター
を利用する分野に関し、その小型化、低コスト化、電気
機械変換効率の向上を実現するための圧電素子ユニット
及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の圧電素子ユニットを説明するため
に、圧電素子ユニットの１つの有力な応用製品であるイ
ンクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッドと略称す
る）をベースにして説明する。従来の記録ヘッドを説明
するために、図９にそのインク流路となる溝が形成され
ているキャビティ板の平面図を、図10に記録ヘッドのイ
ンク流路に沿った断面図を示す。キャビティ板１として
は、製造が容易で多量生産できる理由から、射出成形に
よるプラスチック成形品が用いられたり、プラズマエッ
チングなどにより溝部分が形成されたシリコン板などが
用いられている。このキャビティ板１の片面には、イン
クノズル２、これにつながるノズル流路３、インク加圧
室４、インク供給路５及びフィルタ流路６を１組とする
複数のインク流路11と、共通のインク溜め７とが連通す
る溝の形で形成されている。この溝を覆う形で振動板８
が、キャビティ板１の上面に接合され、振動板８の外側
表面には、インク加圧室４の位置に対応して、電気機械
変換素子としての圧電素子９が、熱硬化性の接着剤層10
により接合されている。
に、圧電素子ユニットの１つの有力な応用製品であるイ
ンクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッドと略称す
る）をベースにして説明する。従来の記録ヘッドを説明
するために、図９にそのインク流路となる溝が形成され
ているキャビティ板の平面図を、図10に記録ヘッドのイ
ンク流路に沿った断面図を示す。キャビティ板１として
は、製造が容易で多量生産できる理由から、射出成形に
よるプラスチック成形品が用いられたり、プラズマエッ
チングなどにより溝部分が形成されたシリコン板などが
用いられている。このキャビティ板１の片面には、イン
クノズル２、これにつながるノズル流路３、インク加圧
室４、インク供給路５及びフィルタ流路６を１組とする
複数のインク流路11と、共通のインク溜め７とが連通す
る溝の形で形成されている。この溝を覆う形で振動板８
が、キャビティ板１の上面に接合され、振動板８の外側
表面には、インク加圧室４の位置に対応して、電気機械
変換素子としての圧電素子９が、熱硬化性の接着剤層10
により接合されている。
【０００３】この圧電素子９に電圧が印加されると、そ
の電圧に応じて圧電素子９が伸縮し振動板８とのバイモ
ルフ作用によって、振動板８をその面と直角方向に変位
させ、インク加圧室４の体積を変化させる。印加電圧を
パルス状にし、インク加圧室４の体積が減少する方向の
極性にすると、インク加圧室４の体積が急激に減少し、
ノズル流路３を経てインクノズル２からインク滴が噴射
され、図示していない記録紙に付着し記録される。
の電圧に応じて圧電素子９が伸縮し振動板８とのバイモ
ルフ作用によって、振動板８をその面と直角方向に変位
させ、インク加圧室４の体積を変化させる。印加電圧を
パルス状にし、インク加圧室４の体積が減少する方向の
極性にすると、インク加圧室４の体積が急激に減少し、
ノズル流路３を経てインクノズル２からインク滴が噴射
され、図示していない記録紙に付着し記録される。
【０００４】圧電素子９は、一般的には、チタン酸ジル
コン酸鉛を主成分とするセラミックス（以下、ＰＺＴと
略称する）からなり、ドクターブレード法などにより板
状あるいは塊状の焼結体として作成され、必要な寸法に
切断・研磨されて使用されている。しかし、加工に限界
があって、50μm より薄くしようとすると、研磨時や接
着時に破損などして歩留まりが低下し、コスト高となる
ため、大きさは１mm以上、厚さは 100μm 以上で使用さ
れることが多い。
コン酸鉛を主成分とするセラミックス（以下、ＰＺＴと
略称する）からなり、ドクターブレード法などにより板
状あるいは塊状の焼結体として作成され、必要な寸法に
切断・研磨されて使用されている。しかし、加工に限界
があって、50μm より薄くしようとすると、研磨時や接
着時に破損などして歩留まりが低下し、コスト高となる
ため、大きさは１mm以上、厚さは 100μm 以上で使用さ
れることが多い。
【０００５】圧電素子９の他の製造方法として、スパッ
タ法やＣＶＤ法があり、寸法の小さい素子を作成するこ
とはできるが、非常に工数がかかる。圧電素子９の、更
に他の製造方法として、水熱法がある。これは、文献
（K.Shimomura, T.Tsurumi, Y.Ohba and M.Daimon : Jp
n. J. Appl. Phys., 30 (1991)2174-2177)に報告されて
おり、 200℃以下の温度で、酸化チタンの上にＰＺＴが
形成されている。
タ法やＣＶＤ法があり、寸法の小さい素子を作成するこ
とはできるが、非常に工数がかかる。圧電素子９の、更
に他の製造方法として、水熱法がある。これは、文献
（K.Shimomura, T.Tsurumi, Y.Ohba and M.Daimon : Jp
n. J. Appl. Phys., 30 (1991)2174-2177)に報告されて
おり、 200℃以下の温度で、酸化チタンの上にＰＺＴが
形成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来技術で述べたよう
に、従来技術による実用可能な圧電素子９はその大きさ
には下限があり、記録ヘッドの大きさは圧電素子９の大
きさで決められていると言っても過言ではない。すなわ
ち、図９からも分かるように、キャビティ板１の大きさ
を決める最大の要素はインク加圧室４の大きさであり、
この大きさは振動板８の対応する位置に接合される圧電
素子９の大きさで決まるのである。図９においては、イ
ンクノズル２のピッチとインク加圧室４のピッチは２倍
程度に示されているが、実際の記録ヘッドでは、１桁あ
るいはそれ以上の差がある。インク加圧室４が小さくな
れば、インク流路11も相対的に短くできる。
に、従来技術による実用可能な圧電素子９はその大きさ
には下限があり、記録ヘッドの大きさは圧電素子９の大
きさで決められていると言っても過言ではない。すなわ
ち、図９からも分かるように、キャビティ板１の大きさ
を決める最大の要素はインク加圧室４の大きさであり、
この大きさは振動板８の対応する位置に接合される圧電
素子９の大きさで決まるのである。図９においては、イ
ンクノズル２のピッチとインク加圧室４のピッチは２倍
程度に示されているが、実際の記録ヘッドでは、１桁あ
るいはそれ以上の差がある。インク加圧室４が小さくな
れば、インク流路11も相対的に短くできる。
【０００７】したがって、圧電素子９の大きさを小さく
できれば、同じインクノズル数の記録ヘッドの大きさは
大幅に小さくなり、同じ大きさの記録ヘッドであれば、
インクノズル数を大幅に増やすことができる。また、従
来技術の圧電素子９は接着剤層10で振動板８に接合され
ているため、圧電素子９の寸法変化の一部をその接着剤
層で逃がしているので、振動板８の変位の効率がその分
だけ低下している。また、接着工程においては、高精度
の位置合わせが困難であり、工数がかかり、コスト高の
要因となる。
できれば、同じインクノズル数の記録ヘッドの大きさは
大幅に小さくなり、同じ大きさの記録ヘッドであれば、
インクノズル数を大幅に増やすことができる。また、従
来技術の圧電素子９は接着剤層10で振動板８に接合され
ているため、圧電素子９の寸法変化の一部をその接着剤
層で逃がしているので、振動板８の変位の効率がその分
だけ低下している。また、接着工程においては、高精度
の位置合わせが困難であり、工数がかかり、コスト高の
要因となる。
【０００８】この発明が解決しようとする課題は、小面
積で薄く特性の優れた圧電素子を低コストで実現し、し
かも、圧電素子９の変形を効率よく振動板８の変位に変
換すると同時に、個々の圧電素子の接着工程を必要とし
ない、圧電素子９と振動板８の一体構造を実現すること
にある。ここでは、記録ヘッドとして説明したので、圧
電素子９と振動板８の一体構造と述べたが、一般的に
は、基板と圧電素子とを一体とした圧電素子ユニットの
一体構造を含むことは言うまでもない。
積で薄く特性の優れた圧電素子を低コストで実現し、し
かも、圧電素子９の変形を効率よく振動板８の変位に変
換すると同時に、個々の圧電素子の接着工程を必要とし
ない、圧電素子９と振動板８の一体構造を実現すること
にある。ここでは、記録ヘッドとして説明したので、圧
電素子９と振動板８の一体構造と述べたが、一般的に
は、基板と圧電素子とを一体とした圧電素子ユニットの
一体構造を含むことは言うまでもない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明においては、基
板の表面の圧電素子を形成すべき位置を、チタンあるい
はチタンを含む材料の表面とし、この表面に選択的に、
水熱法によって、複数の圧電体層を形成している。この
水熱法は、ＰＺＴの核形成工程及びＰＺＴの膜形成工程
の２つの工程よりなっている。
板の表面の圧電素子を形成すべき位置を、チタンあるい
はチタンを含む材料の表面とし、この表面に選択的に、
水熱法によって、複数の圧電体層を形成している。この
水熱法は、ＰＺＴの核形成工程及びＰＺＴの膜形成工程
の２つの工程よりなっている。
【００１０】基板がチタンを含まない材料からなる場合
は、基板の表面の圧電素子を形成すべき位置に、チタン
あるいはチタンを含む材料からなる層を形成し、基板が
チタンあるいはチタンを含む材料からなる場合は、基板
の表面の圧電素子を形成しない部分に、チタンを含まな
い材料からなる保護層を形成している。
は、基板の表面の圧電素子を形成すべき位置に、チタン
あるいはチタンを含む材料からなる層を形成し、基板が
チタンあるいはチタンを含む材料からなる場合は、基板
の表面の圧電素子を形成しない部分に、チタンを含まな
い材料からなる保護層を形成している。
【００１１】
【作用】この発明によれば、チタンあるいはチタンを含
む材料上に圧電体層が選択的に形成されるので、基板上
の圧電素子を形成したい位置に、正確に位置決めして、
その表面がチタンあるいはチタンを含む材料となるよう
にすれば、基板上に一体構造として、正確に位置決めさ
れた圧電体層を形成することができる。
む材料上に圧電体層が選択的に形成されるので、基板上
の圧電素子を形成したい位置に、正確に位置決めして、
その表面がチタンあるいはチタンを含む材料となるよう
にすれば、基板上に一体構造として、正確に位置決めさ
れた圧電体層を形成することができる。
【００１２】
【実施例】この発明による圧電素子ユニットの第１の実
施例の断面図を図１に示す。チタンを含まない基板14
(例えば、ステンレス板) 上の所定の位置にチタン層12
が形成され、その上にＰＺＴ層91が形成され、そのＰＺ
Ｔ層91の上面に電極92が形成されている。
施例の断面図を図１に示す。チタンを含まない基板14
(例えば、ステンレス板) 上の所定の位置にチタン層12
が形成され、その上にＰＺＴ層91が形成され、そのＰＺ
Ｔ層91の上面に電極92が形成されている。
【００１３】これの製造工程を図３（Ａ）に示す。基板
の洗浄工程（工程Ａ）により洗浄された基板14の表面
に、蒸着法あるいはスパッタ法により、所定位置にのみ
成膜するマスク成膜法でチタン層12を形成するか、ある
いは、全面にチタン層を成膜して、フォトエッチング法
でＰＺＴを形成する部分だけチタン層を残すという方法
でチタン層を形成する（工程B1）。次いで、硝酸鉛水溶
液とオキシ塩化ジルコニウム水溶液を、鉛：ジルコニウ
ムが1.25：0.52のモル比になるように混合し、更に、水
酸化カリウムの８規定水溶液と混合した処理液に、チタ
ン層付き基板を浸し、オートクレーブを用いて 150℃で
48時間加熱処理したのち、取り出して水洗・乾燥する
（工程Ｃ．ＰＺＴ核形成工程）。
の洗浄工程（工程Ａ）により洗浄された基板14の表面
に、蒸着法あるいはスパッタ法により、所定位置にのみ
成膜するマスク成膜法でチタン層12を形成するか、ある
いは、全面にチタン層を成膜して、フォトエッチング法
でＰＺＴを形成する部分だけチタン層を残すという方法
でチタン層を形成する（工程B1）。次いで、硝酸鉛水溶
液とオキシ塩化ジルコニウム水溶液を、鉛：ジルコニウ
ムが1.25：0.52のモル比になるように混合し、更に、水
酸化カリウムの８規定水溶液と混合した処理液に、チタ
ン層付き基板を浸し、オートクレーブを用いて 150℃で
48時間加熱処理したのち、取り出して水洗・乾燥する
（工程Ｃ．ＰＺＴ核形成工程）。
【００１４】工程Ｃとは別に、硝酸鉛水溶液、オキシ塩
化ジルコニウム水溶液及び四塩化チタン水溶液を、鉛：
ジルコニウム：チタンが1.25：0.52：0.48のモル比にな
るように混合し、更に、水酸化カリウムの４規定水溶液
と混合した処理液を準備する。この処理液にＰＺＴ核形
成した基板を浸し、オートクレーブを用いて 120℃で48
時間加熱処理したのち、取り出して水洗・乾燥する（工
程Ｄ．ＰＺＴ層形成工程）。
化ジルコニウム水溶液及び四塩化チタン水溶液を、鉛：
ジルコニウム：チタンが1.25：0.52：0.48のモル比にな
るように混合し、更に、水酸化カリウムの４規定水溶液
と混合した処理液を準備する。この処理液にＰＺＴ核形
成した基板を浸し、オートクレーブを用いて 120℃で48
時間加熱処理したのち、取り出して水洗・乾燥する（工
程Ｄ．ＰＺＴ層形成工程）。
【００１５】以上の工程で、チタン層を形成した部分に
だけ、20μm のＰＺＴ層91が形成される。このＰＺＴ層
91の表面に金電極92を形成し（工程Ｅ．電極形成工
程）、物性値を測定した結果、比誘電率1600、圧電定数
ｄ33 420×10-12 ｍ／Ｖ及びヤング率 5.5×1010Ｎ／ｍ
2 という、圧電素子としては良好な特性値を得た。な
お、工程B1において、チタンをチタンを含む材料に替え
ることも有効である。
だけ、20μm のＰＺＴ層91が形成される。このＰＺＴ層
91の表面に金電極92を形成し（工程Ｅ．電極形成工
程）、物性値を測定した結果、比誘電率1600、圧電定数
ｄ33 420×10-12 ｍ／Ｖ及びヤング率 5.5×1010Ｎ／ｍ
2 という、圧電素子としては良好な特性値を得た。な
お、工程B1において、チタンをチタンを含む材料に替え
ることも有効である。
【００１６】次ぎに、この発明による圧電素子ユニット
の第２の実施例の断面図を図２に示す。チタンからなる
基板15上には、ＰＺＴ層を形成しない部分に、保護層13
としての白金層が形成され、その保護層13の無い部分に
ＰＺＴ層91が形成され、そのＰＺＴ層91の上面に電極92
が形成されている。
の第２の実施例の断面図を図２に示す。チタンからなる
基板15上には、ＰＺＴ層を形成しない部分に、保護層13
としての白金層が形成され、その保護層13の無い部分に
ＰＺＴ層91が形成され、そのＰＺＴ層91の上面に電極92
が形成されている。
【００１７】これの製造工程を図３（Ｂ）に示す。図３
（Ａ）との違いは、第２工程のみであり、他の工程は図
３（Ａ）と同じである。第２工程である保護層形成工程
は、図３（Ａ）の工程B1と同様に、蒸着法やスパッタ法
により、マスク成膜法で一部をマスクして形成すること
もできるし、全面に保護膜材料を成膜して、フォトエッ
チング法でＰＺＴを形成する部分だけ基板の表面を露出
させる方法でも形成することができる。
（Ａ）との違いは、第２工程のみであり、他の工程は図
３（Ａ）と同じである。第２工程である保護層形成工程
は、図３（Ａ）の工程B1と同様に、蒸着法やスパッタ法
により、マスク成膜法で一部をマスクして形成すること
もできるし、全面に保護膜材料を成膜して、フォトエッ
チング法でＰＺＴを形成する部分だけ基板の表面を露出
させる方法でも形成することができる。
【００１８】この工程で作成したＰＺＴ層も、第１の実
施例の場合と同様の良好な特性を示した。圧電素子ユニ
ットの第２の実施例の基板材料をチタンとしたが、チタ
ンを含む材料に替えることもできる。また、保護層用材
料としては、白金の他に、金、イリジウム及びテフロン
などの材料が使用できる。材料として具備すべき条件
は、150℃程度のアルカリ液のオートクレーブ内の条件
において耐食性があることである。
施例の場合と同様の良好な特性を示した。圧電素子ユニ
ットの第２の実施例の基板材料をチタンとしたが、チタ
ンを含む材料に替えることもできる。また、保護層用材
料としては、白金の他に、金、イリジウム及びテフロン
などの材料が使用できる。材料として具備すべき条件
は、150℃程度のアルカリ液のオートクレーブ内の条件
において耐食性があることである。
【００１９】次に、上記の２種類の圧電素子ユニットを
用いた記録ヘッドの実施例について説明する。第１の実
施例による圧電素子ユニットを用いた記録ヘッドの実施
例を図４、図５及び図７に示す。図４及び図５の記録ヘ
ッドは、圧電素子ユニットの基板14をそのまま記録ヘッ
ドの振動板８として用いた場合である。図４はエッジシ
ュータ型の記録ヘッドであり、図５はサイドシュータ型
の記録ヘッドである。圧電素子の位置が記録ヘッドの加
圧室４の位置に対応していることは言うまでもない。
用いた記録ヘッドの実施例について説明する。第１の実
施例による圧電素子ユニットを用いた記録ヘッドの実施
例を図４、図５及び図７に示す。図４及び図５の記録ヘ
ッドは、圧電素子ユニットの基板14をそのまま記録ヘッ
ドの振動板８として用いた場合である。図４はエッジシ
ュータ型の記録ヘッドであり、図５はサイドシュータ型
の記録ヘッドである。圧電素子の位置が記録ヘッドの加
圧室４の位置に対応していることは言うまでもない。
【００２０】このようにして作成した記録ヘッドのイン
ク吐出特性を測定したところ、従来技術による記録ヘッ
ドに比較して、インク吐出速度、インク吐出安定性とも
に向上した。また、圧電素子の厚さが薄いため、駆動電
圧も低くなった。図７の記録ヘッドは、圧電素子ユニッ
トの基板14に箔状の基板（図においては、ステンレス箔
82）を用い、キャビティ板１に予め接合されているプラ
スチック製の可撓板81に圧電素子ユニットの基板14を接
着剤層10で接合し、可撓板81とステンレス箔82とで振動
板の機能をもたせている。圧電素子ユニットの形で接着
するため、従来技術の場合のように個々の圧電素子チッ
プを接着する場合に比べて、接着剤層10の厚さをより薄
くすることができる。インク吐出特性は図４の場合と同
様に良好であった。
ク吐出特性を測定したところ、従来技術による記録ヘッ
ドに比較して、インク吐出速度、インク吐出安定性とも
に向上した。また、圧電素子の厚さが薄いため、駆動電
圧も低くなった。図７の記録ヘッドは、圧電素子ユニッ
トの基板14に箔状の基板（図においては、ステンレス箔
82）を用い、キャビティ板１に予め接合されているプラ
スチック製の可撓板81に圧電素子ユニットの基板14を接
着剤層10で接合し、可撓板81とステンレス箔82とで振動
板の機能をもたせている。圧電素子ユニットの形で接着
するため、従来技術の場合のように個々の圧電素子チッ
プを接着する場合に比べて、接着剤層10の厚さをより薄
くすることができる。インク吐出特性は図４の場合と同
様に良好であった。
【００２１】第２の実施例による圧電素子ユニットを用
いた記録ヘッドの実施例を図６及び図８に示す。図６の
記録ヘッドは、圧電素子ユニットの保護層13付きの基板
15をそのまま記録ヘッドの振動板８として用いた場合で
あり、図８の記録ヘッドは、圧電素子ユニットの基板15
に箔状の基板（図においては、チタン箔83）を用い、可
撓板81に圧電素子ユニットの保護層13付きのチタン箔83
を接合し、可撓板81と保護層13付きチタン箔83とで振動
板の機能をもたせている。この場合も、既述の実施例と
同様に、良好なインク吐出特性を得た。
いた記録ヘッドの実施例を図６及び図８に示す。図６の
記録ヘッドは、圧電素子ユニットの保護層13付きの基板
15をそのまま記録ヘッドの振動板８として用いた場合で
あり、図８の記録ヘッドは、圧電素子ユニットの基板15
に箔状の基板（図においては、チタン箔83）を用い、可
撓板81に圧電素子ユニットの保護層13付きのチタン箔83
を接合し、可撓板81と保護層13付きチタン箔83とで振動
板の機能をもたせている。この場合も、既述の実施例と
同様に、良好なインク吐出特性を得た。
【００２２】第１の実施例による圧電素子ユニットの作
成工程において、前述の条件の工程Ｄを３回繰り返した
ところ、50μm の圧電体層を形成することができた。ま
た、同工程の反応温度を 120℃から 130℃に高めたとこ
ろ、成膜速度が向上し、作成時間を短縮することができ
た。以上の説明では、鉛、ジルコニウム及びチタンから
なるＰＺＴについて説明したが、この水熱法はニッケル
やニオブなどの添加物を加えたより高性能の圧電材料に
も適用することができる。
成工程において、前述の条件の工程Ｄを３回繰り返した
ところ、50μm の圧電体層を形成することができた。ま
た、同工程の反応温度を 120℃から 130℃に高めたとこ
ろ、成膜速度が向上し、作成時間を短縮することができ
た。以上の説明では、鉛、ジルコニウム及びチタンから
なるＰＺＴについて説明したが、この水熱法はニッケル
やニオブなどの添加物を加えたより高性能の圧電材料に
も適用することができる。
【００２３】
【発明の効果】この発明によれば、基板上に直に、相互
に正確に位置決めされた、小面積で薄い圧電素子をもつ
圧電素子ユニットを作成することができるので、圧電ア
クチュエータ（例えば、記録ヘッド）を大幅に小型化す
ることができる。厚さを薄くできることにより、駆動電
圧を低電圧化でき、駆動回路部の低コストにもつなが
る。また、圧電素子を基板と一体にして形成するので、
接着剤層に伴う変形の損失が無くなり、効率のよい圧電
アクチュエータが得られる。更に、個々の圧電素子を接
着する工程がなくなるので、工数が大幅に低減できる。
に正確に位置決めされた、小面積で薄い圧電素子をもつ
圧電素子ユニットを作成することができるので、圧電ア
クチュエータ（例えば、記録ヘッド）を大幅に小型化す
ることができる。厚さを薄くできることにより、駆動電
圧を低電圧化でき、駆動回路部の低コストにもつなが
る。また、圧電素子を基板と一体にして形成するので、
接着剤層に伴う変形の損失が無くなり、効率のよい圧電
アクチュエータが得られる。更に、個々の圧電素子を接
着する工程がなくなるので、工数が大幅に低減できる。
【図１】この発明による圧電素子ユニットの第１の実施
例を示す断面図
例を示す断面図
【図２】この発明による圧電素子ユニットの第２の実施
例を示す断面図
例を示す断面図
【図３】この発明による圧電素子ユニットの第１の実施
例及び第２の実施例の製造工程を示す工程図
例及び第２の実施例の製造工程を示す工程図
【図４】この発明による圧電素子ユニットの第１の実施
例を用いた記録ヘッドの実施例を示す流路部分の断面図
例を用いた記録ヘッドの実施例を示す流路部分の断面図
【図５】この発明による圧電素子ユニットの第１の実施
例を用いた記録ヘッドの他の実施例を示す流路部分の断
面図
例を用いた記録ヘッドの他の実施例を示す流路部分の断
面図
【図６】この発明による圧電素子ユニットの第２の実施
例を用いた記録ヘッドの実施例を示す流路部分の断面図
例を用いた記録ヘッドの実施例を示す流路部分の断面図
【図７】この発明による圧電素子ユニットの第１の実施
例を用いた記録ヘッドの更に他の実施例を示す流路部分
の断面図
例を用いた記録ヘッドの更に他の実施例を示す流路部分
の断面図
【図８】この発明による圧電素子ユニットの第２の実施
例を用いた記録ヘッドの他の実施例を示す流路部分の断
面図
例を用いた記録ヘッドの他の実施例を示す流路部分の断
面図
【図９】記録ヘッドのキャビティ板の平面図
【図１０】従来技術による記録ヘッドの流路部の断面図
１ キャビティ板 ２ インクノズル ３ ノズル流路 ４ インク加圧室 ５ インク供給路 ６ フィルタ流路 ７ インク溜め ８ 振動板 81 可撓板 82 ステンレス箔 83 チタン箔 ９ 圧電素子 91 ＰＺＴ層 92 電極 10 接着剤層 11 インク流路 12 チタン層 13 保護層 14 チタンを含まない基板 15 チタンを含む基板
Claims (7)
- 【請求項１】基板の表面の一部を、チタンあるいはチタ
ンを含む材料の表面とし、この表面に選択的に、水熱法
によって形成した複数の圧電体層を備えることを特徴と
する圧電素子ユニット。 - 【請求項２】請求項１に記載の圧電素子ユニットにおい
て、チタンを含まない材料からなる基板の表面の、圧電
体層を形成する部分に、チタンあるいはチタンを含む材
料からなる層を形成して、その層の部分に圧電体層を選
択的に形成することを特徴とする圧電素子ユニット。 - 【請求項３】請求項１に記載の圧電素子ユニットにおい
て、チタン若しくはチタンを含む材料からなる基板の表
面の、圧電体層を形成しない部分に、チタンを含まない
材料からなる保護層を形成して、その保護層のない部分
に圧電体層を選択的に形成することを特徴とする圧電素
子ユニット。 - 【請求項４】請求項３に記載の圧電素子ユニットにおい
て、保護層が、金、白金、イリジウム及びテフロンであ
ることを特徴とする圧電素子ユニット。 - 【請求項５】請求項２に記載の圧電素子ユニットの製造
方法であって、チタンを含まない材料からなる基板の表
面の、圧電体層を形成する部分に、チタンあるいはチタ
ンを含む材料からなる層を形成する工程と、チタンある
いはチタンを含む材料からなる層に、選択的に、水熱法
で圧電体層を形成する工程とからなることを特徴とする
圧電素子ユニットの製造方法。 - 【請求項６】請求項３及び請求項４に記載の圧電素子ユ
ニットの製造方法であって、チタン若しくはチタンを含
む材料からなる基板の表面の、圧電素子を形成しない部
分に、チタンを含まない材料からなる保護層を形成する
工程と、基板の表面の保護層のない部分に、選択的に、
水熱法で圧電体層を形成する工程とからなることを特徴
とする圧電素子ユニットの製造方法。 - 【請求項７】振動板に接合された圧電素子に電圧を印加
することにより振動板を変形させて、加圧室の体積を変
化させ、ノズルよりインクを吐出させるオンデマンド型
インクジェット記録ヘッドにおいて、その振動板が請求
項１から請求項４のいずれかに記載の圧電素子ユニット
あるいはその圧電素子ユニットを貼着した可撓板である
ことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17833895A JPH08306980A (ja) | 1995-03-08 | 1995-07-14 | 圧電素子ユニット及びその製造方法並びにその圧電素子ユニットを用いたインクジェット記録ヘッド |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-48129 | 1995-03-08 | ||
| JP4812995 | 1995-03-08 | ||
| JP17833895A JPH08306980A (ja) | 1995-03-08 | 1995-07-14 | 圧電素子ユニット及びその製造方法並びにその圧電素子ユニットを用いたインクジェット記録ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08306980A true JPH08306980A (ja) | 1996-11-22 |
Family
ID=26388349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17833895A Pending JPH08306980A (ja) | 1995-03-08 | 1995-07-14 | 圧電素子ユニット及びその製造方法並びにその圧電素子ユニットを用いたインクジェット記録ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08306980A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0786345A2 (en) * | 1996-01-26 | 1997-07-30 | Seiko Epson Corporation | Ink jet recording head and manufacturing method therefor |
| US6284434B1 (en) * | 1997-10-20 | 2001-09-04 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric thin film element fabrication method |
| US8098415B2 (en) | 2008-07-16 | 2012-01-17 | Funai Electric Co., Ltd. | Vibrating mirror element |
-
1995
- 1995-07-14 JP JP17833895A patent/JPH08306980A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0786345A2 (en) * | 1996-01-26 | 1997-07-30 | Seiko Epson Corporation | Ink jet recording head and manufacturing method therefor |
| EP0786345A3 (en) * | 1996-01-26 | 1998-04-01 | Seiko Epson Corporation | Ink jet recording head and manufacturing method therefor |
| US6402971B2 (en) | 1996-01-26 | 2002-06-11 | Seiko Epson Corporation | Ink jet recording head and manufacturing method therefor |
| US6609785B2 (en) | 1996-01-26 | 2003-08-26 | Seiko Epson Corporation | Ink jet recording head having piezoelectric element and electrode patterned with same shape and without pattern shift therebetween |
| US7354140B2 (en) | 1996-01-26 | 2008-04-08 | Seiko Epson Corporation | Ink jet recording head having piezoelectric element and electrode patterned with same shape and without pattern shift therebetween |
| US7827659B2 (en) | 1996-01-26 | 2010-11-09 | Seiko Epson Corporation | Method of manufacturing an ink jet recording head having piezoelectric element |
| US7850288B2 (en) | 1996-01-26 | 2010-12-14 | Seiko Epson Corporation | Ink jet recording head having piezoelectric element and electrode patterned with same shape and without pattern shift therebetween |
| USRE45057E1 (en) | 1996-01-26 | 2014-08-05 | Seiko Epson Corporation | Method of manufacturing an ink jet recording head having piezoelectric element |
| US6284434B1 (en) * | 1997-10-20 | 2001-09-04 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric thin film element fabrication method |
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