JPH1134323A - Ink-jet head - Google Patents
Ink-jet headInfo
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- JPH1134323A JPH1134323A JP19275797A JP19275797A JPH1134323A JP H1134323 A JPH1134323 A JP H1134323A JP 19275797 A JP19275797 A JP 19275797A JP 19275797 A JP19275797 A JP 19275797A JP H1134323 A JPH1134323 A JP H1134323A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- chamber
- pressurizing chamber
- piezoelectric film
- jet head
- ink jet
- Prior art date
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットプ
リンタ用のインクジェットヘッドに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet head for an ink jet printer.
【０００２】[0002]
【従来の技術】いわゆるオンデマンド方式のインクジェ
ットプリンタにおいて、インク滴の吐出に用いられる従
来のインクジェットヘッド９は、たとえば図３に示すよ
うに、複数の加圧室９０ａが配列された基板９０の、各
加圧室９０ａ個々の直上にそれぞれ、少なくともその上
面が導電性とされた振動板９１を介して、各加圧室９０
ａごとに独立した圧電膜９２と上部電極９３とをこの順
に積層して構成されている。2. Description of the Related Art In a so-called on-demand type ink-jet printer, a conventional ink-jet head 9 used for discharging ink droplets has, for example, a substrate 90 on which a plurality of pressure chambers 90a are arranged as shown in FIG. Immediately above each of the pressurizing chambers 90 a, at least an upper surface thereof is electrically conductive via a vibrating plate 91.
The piezoelectric film 92 and the upper electrode 93 which are independent for each a are laminated in this order.
【０００３】上記のインクジェットヘッド９において
は、振動板９１の、導電性とされた上面を下部電極とし
て、この下部電極と、複数あるうちの任意の位置の上部
電極９３との間に、印刷のデータに応じた電界を印加す
ると、両電極間の圧電膜９２が撓んで、振動板９１を介
して直下の加圧室９０ａが加圧される。そして上記の加
圧により、当該加圧室９０ａ中にあらかじめ充てんされ
ているインクの所定量が、連通されたノズル９０ｂか
ら、インク滴として吐出され、この繰り返しによって印
刷が行われる。In the ink jet head 9 described above, the conductive upper surface of the diaphragm 91 is used as a lower electrode, and printing is performed between the lower electrode and an upper electrode 93 at an arbitrary position among a plurality of positions. When an electric field corresponding to the data is applied, the piezoelectric film 92 between both electrodes is bent, and the pressurizing chamber 90 a immediately below is pressed via the diaphragm 91. By the above-described pressurization, a predetermined amount of the ink previously filled in the pressurizing chamber 90a is ejected as ink droplets from the connected nozzle 90b, and printing is performed by repeating this process.
【０００４】上記のインクジェットヘッドに用いられる
圧電膜としては通常、たとえばジルコン酸チタン酸鉛
（ＰＺＴ）などの圧電材料の焼結体を薄板状に研磨した
チップが用いられる。そしてこのチップを、振動板９１
上の、各加圧室９０ａの直上の位置に接着して圧電膜を
形成している。As the piezoelectric film used in the above-described ink jet head, a chip obtained by polishing a sintered body of a piezoelectric material such as lead zirconate titanate (PZT) into a thin plate is usually used. Then, this chip is attached to the diaphragm 91
A piezoelectric film is formed by adhering to a position immediately above each pressurizing chamber 90a.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところが上記のインク
ジェットヘッドにおいては、圧電膜の、各加圧室に対応
した領域における撓み変形の効率が著しく低下したり、
あるいは撓み変形の量にばらつきが生じたりするなど、
その撓み変形特性に問題を生じるおそれがあった。However, in the above-described ink jet head, the efficiency of the bending deformation in the region of the piezoelectric film corresponding to each pressurizing chamber is significantly reduced,
Or the amount of bending deformation varies,
There is a possibility that a problem may occur in the bending deformation characteristics.
【０００６】本発明の目的は、圧電膜の、複数の加圧室
に対応した領域がいずれも撓み変形特性にすぐれてお
り、撓み変形の効率の低下や撓み変形量のばらつきなど
を生じるおそれのないインクジェットヘッドを提供する
ことにある。An object of the present invention is that all the regions of the piezoelectric film corresponding to the plurality of pressurizing chambers are excellent in bending deformation characteristics, and there is a possibility that the efficiency of bending deformation is reduced and the amount of bending deformation is varied. There is no inkjet head to provide.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、発明者らは、インクジェットヘッドの構造について
さらに検討した。その結果、圧電膜に電界を印加する電
極の、配線などの他部材との接続構造に問題のあること
を見出した。Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the inventors have further studied the structure of the ink jet head. As a result, they have found that there is a problem in the connection structure between the electrode for applying an electric field to the piezoelectric film and another member such as a wiring.
【０００８】すなわち電極と、配線などの他部材とは、
たとえばハンダ付けや接点部材の圧接などによって電気
的に接続されるが、この接点を加圧室の領域内に設ける
と（とくに加圧室ごとに分離形成した上部電極がそのよ
うになっていることが多い）、ハンダ付けの場合には、
ハンダ自体の剛性や重みによって、また接点部材の場合
にはその圧接力によって、それぞれ圧電膜の撓み変形が
妨げられるために、印加した電界の強度にみあう撓み変
形量がえられず、撓み変形の効率が低下してしまう。That is, the electrode and other members such as wiring are
For example, they are electrically connected by soldering or press-contact of the contact members. However, if these contacts are provided in the region of the pressurizing chamber (particularly, the upper electrode separated and formed for each pressurizing chamber is so configured). ), And when soldering,
Since the flexural deformation of the piezoelectric film is hindered by the rigidity and weight of the solder itself, and in the case of a contact member, by its pressing force, the amount of flexural deformation that meets the strength of the applied electric field is not obtained, and the flexural deformation is not achieved. The efficiency of the system is reduced.
【０００９】またハンダ付けの場合は、付着したハンダ
の量やハンダの拡がり具合などが異なるために、一方、
接点部材の場合はその圧接力が一定でないために、それ
ぞれ圧電膜の、撓み変形が妨げられる度合いが異なっ
て、撓み変形量がばらついてしまう。そこで発明者ら
は、電極の、配線などの他部材との接点を、全ての電極
において、加圧室の領域外に設けることを検討した結
果、本発明を完成するに至った。In the case of soldering, since the amount of solder adhered and the degree of spread of the solder are different, on the other hand,
In the case of a contact member, since the pressure contact force is not constant, the degree to which bending deformation of the piezoelectric film is hindered differs, and the amount of bending deformation varies. Therefore, the inventors have studied to provide a contact point of the electrode with another member such as a wiring in all the electrodes outside the region of the pressurizing chamber, and as a result, completed the present invention.
【００１０】すなわち本発明のインクジェットヘッド
は、複数の加圧室が配列された基板上に、振動板を介し
て、各加圧室ごとに圧電膜が設けられているとともに、
各圧電膜を上下から挟む上部および下部の電極のうちの
少なくとも一方が、各加圧室ごとに分離形成されたもの
であって、上記各電極の、他部材との接点がいずれも、
加圧室の領域外に設けられていることを特徴としてい
る。That is, in the ink jet head of the present invention, a piezoelectric film is provided for each pressure chamber via a diaphragm on a substrate on which a plurality of pressure chambers are arranged.
At least one of the upper and lower electrodes sandwiching each piezoelectric film from above and below is formed separately for each pressurizing chamber, and each of the electrodes has a contact point with another member,
It is characterized in that it is provided outside the region of the pressurizing chamber.
【００１１】かかる構成によれば、電極の、ハンダや接
点部材などによる他部材との接点がいずれも、圧電膜
の、複数の加圧室に対応した領域の外に設けられてお
り、当該領域での撓み変形に影響しないので、上記の各
領域はいずれも撓み変形特性にすぐれており、撓み変形
の効率の低下や撓み変形量のばらつきなどを生じるおそ
れのないものとなる。According to this configuration, all the contacts of the electrode with other members such as solder and contact members are provided outside the region corresponding to the plurality of pressure chambers of the piezoelectric film. In this case, each of the above-mentioned regions is excellent in the flexural deformation characteristics, and there is no possibility that the efficiency of the flexural deformation is reduced or the amount of the flexural deformation is generated.
【００１２】また電極の、接点が設けられた位置は、加
圧室間のリブや基板の周縁部などによって背後から補強
されているため、ハンダ付けや接点部材の圧接などの際
の圧力に対して十分な強度を有しており、他部材の接続
の際に簡単に壊れたりしないという利点もある。また本
発明においては、圧電膜が、２か所以上の加圧室を覆う
大きさ、とくに基板上の全ての加圧室を覆う大きさに連
続形成されているのが好ましい。Further, the position of the electrode where the contact is provided is reinforced from behind by a rib between the pressurizing chambers, a peripheral portion of the substrate, and the like. It has the advantage that it does not break easily when connecting other members. Further, in the present invention, it is preferable that the piezoelectric film is continuously formed to have a size covering two or more pressurizing chambers, particularly, a size covering all the pressurizing chambers on the substrate.
【００１３】これは、前記図３のように、各加圧室ごと
に独立した圧電膜を形成した場合には、最近の、インク
ジェットプリンタの多色化や高画質化にともなうインク
ジェットヘッドのノズル数の増加、ひいては基板上の加
圧室数の増加とその高密度化に、十分に対応できないか
らである。すなわち、加圧室数の増加に伴ってチップ数
と、その貼りつけの工数とが増加するため、貼りつけな
どの作業時間が長くなって生産性が低下したり、あるい
はとくに、高い生産性を維持するために作業を高速化し
て作業時間を短くした際などに、チップの位置ずれや割
れ、貼りわすれなどの不良が発生して、製品の歩留りが
低下したりするといった問題が生じる。This is because, as shown in FIG. 3, when an independent piezoelectric film is formed for each pressurizing chamber, the number of nozzles of the ink jet head has recently increased due to the multicolor and high image quality of the ink jet printer. This is because the increase in the number of pressurized chambers on the substrate and the increase in the density of the pressurized chambers cannot be sufficiently coped with. That is, since the number of chips and the number of steps for attaching the chips increase as the number of pressurizing chambers increases, the work time for attaching and the like becomes longer, and the productivity decreases. For example, when the operation time is shortened by increasing the operation speed in order to maintain the temperature, there occurs a problem that a defect such as a chip displacement, a crack, or sticking occurs, thereby lowering a product yield.
【００１４】これに対し圧電膜を、２か所以上の加圧
室、とくに基板上の全ての加圧室を覆う大きさに連続形
成した場合には、ノズルの数や密度に関係なく、たとえ
ば１枚のチップなどで圧電膜を形成できるので、上記の
ような問題を生じることがなく、作業性が向上して、イ
ンクジェットヘッドのさらなる多ノズル化、高密度化お
よび微細化が可能になる。On the other hand, when the piezoelectric film is formed continuously to have a size covering two or more pressurizing chambers, especially all pressurizing chambers on the substrate, for example, regardless of the number and density of the nozzles, Since the piezoelectric film can be formed with a single chip or the like, the above-described problem does not occur, the workability is improved, and the number of nozzles, the density, and the size of the inkjet head can be further increased.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】以下に本発明のインクジェットヘ
ッドを、その実施の形態の一例を示す図１(a)(b)を参照
しつつ説明する。図の例のインクジェットヘッド１は、
複数の加圧室１０ａが配列された基板１０上に、少なく
ともその上面が下部電極として機能するように導電性と
された振動板１１を介して、当該基板１０上の全ての加
圧室１０ａを覆う大きさに連続形成された圧電膜１２
と、各加圧室１０ａごとに分離形成された上部電極１３
とをこの順に積層したものである。また基板１０の下面
には、各加圧室１０ａと連通させて、インク滴吐出のた
めのノズル１０ｂが設けられている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An ink jet head according to the present invention will be described below with reference to FIGS. The inkjet head 1 in the example shown in the figure
On the substrate 10 on which the plurality of pressurizing chambers 10a are arranged, all the pressurizing chambers 10a on the substrate 10 are connected via the vibrating plate 11 at least whose upper surface functions as a lower electrode. Piezoelectric film 12 continuously formed to cover size
And upper electrode 13 formed separately for each pressurizing chamber 10a.
Are stacked in this order. On the lower surface of the substrate 10, nozzles 10b for discharging ink droplets are provided in communication with the pressurizing chambers 10a.
【００１６】上記のうち上部電極１３、および下部電極
としての振動板１１はいずれも、他部材との接点が、加
圧室の領域外に設けられている必要がある。この理由は
前述したとおりである。このうち、各加圧室１０ａごと
に分離形成された上部電極１３は、図(b) にみるよう
に、圧電膜１２と平行な面方向において、対応する加圧
室１０ａよりも小さく形成された本体１３ｂと、この本
体１３ｂから加圧室１０ａの領域外に延設された延設部
１３ｃとを備え、この延設部１３ｃの、加圧室１０ａの
領域外の位置に、他部材との接点１３ａが設けられてい
る。そしてこの接点１３ａに、配線などの他部材が、従
来同様にハンダ付けや接点部材の圧接などによって接続
される。Of the above, both the upper electrode 13 and the diaphragm 11 as the lower electrode need to have their contacts with other members provided outside the region of the pressurizing chamber. The reason is as described above. Of these, the upper electrode 13 formed separately for each pressurizing chamber 10a was formed smaller than the corresponding pressurizing chamber 10a in the plane direction parallel to the piezoelectric film 12, as shown in FIG. A main body 13b and an extending portion 13c extending from the main body 13b to the outside of the region of the pressurizing chamber 10a are provided. A contact 13a is provided. Another member such as a wiring is connected to the contact 13a by soldering or press-contact of the contact member as in the related art.
【００１７】このように上部電極１３の本体１３ｂを、
圧電膜１２と平行な面方向において、対応する加圧室１
０ａよりも小さく形成した場合には、当該本体１３ｂに
よって規定される、圧電膜１２の、電界の印加によって
撓みを生じる領域が、基板１０の構造、とくに加圧室１
０ａを囲む周囲の部分（加圧室間のリブ１０ｃや基板の
周縁部など）からの影響を受けないので、上記領域の撓
み特性が良好になるという利点がある。As described above, the main body 13b of the upper electrode 13 is
In the plane direction parallel to the piezoelectric film 12, the corresponding pressure chamber 1
In the case where the piezoelectric film 12 is formed to be smaller than 0a, the region of the piezoelectric film 12, which is defined by the main body 13b and which bends by application of an electric field, is formed by the structure of the substrate 10, especially
Since there is no influence from the surrounding portion surrounding the Oa (the rib 10c between the pressure chambers, the peripheral portion of the substrate, and the like), there is an advantage that the bending characteristics of the above-described region are improved.
【００１８】なお上部電極１３の形状は図の例には限定
されず、たとえば図２(a)(b)に示したように他の形状と
してもよい。このうち図２(a) の上部電極１３は、圧電
膜１２と平行な面方向において、対応する加圧室１０ａ
と相似の矩形状で、かつ加圧室１０ａよりも全体に大き
く形成されたものである。そして、加圧室１０ａの領域
外にはみ出した位置に、他部材との接点１３ａが設けら
れている。かかる上部電極１３は、形状が単純で製造し
やすいという利点がある。The shape of the upper electrode 13 is not limited to the example shown in the figure, but may be another shape as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). Of these, the upper electrode 13 in FIG. 2 (a) has a corresponding pressing chamber 10a in a plane direction parallel to the piezoelectric film 12.
It is formed in a rectangular shape similar to that described above, and formed entirely larger than the pressurizing chamber 10a. A contact 13a with another member is provided at a position protruding outside the area of the pressurizing chamber 10a. The upper electrode 13 has an advantage that it has a simple shape and is easy to manufacture.
【００１９】また図２(b) の上部電極１３は、圧電膜１
２と平行な面方向において、対応する矩形状の加圧室１
０ａの一辺のみから、当該加圧室１０ａの領域外にはみ
出すように、加圧室１０ａよりも少し長めの矩形状に形
成されたものである。そして、上記のはみ出した位置
に、他部材との接点１３ａが設けられている。かかる上
部電極１３は、やはり形状が単純で製造しやすいという
利点がある。The upper electrode 13 shown in FIG.
2, a corresponding rectangular pressurizing chamber 1 in a plane direction parallel to
It is formed in a rectangular shape slightly longer than the pressurizing chamber 10a so as to protrude out of the area of the pressurizing chamber 10a from only one side of the pressurizing chamber 10a. At the protruding position, a contact 13a with another member is provided. Such an upper electrode 13 also has the advantage that it has a simple shape and is easy to manufacture.
【００２０】上部電極１３としては、従来同様に、導電
性にすぐれた金属材料の薄膜や薄板などが使用される。
上部電極１３の厚みは、当該上部電極１３の形成方法な
どにもよるが、圧電膜１２の撓みを阻害せず、しかも圧
電膜１２に十分な電界を印加するために０．２〜４μｍ
程度であるのが好ましい。一方、下部電極としての振動
板１１は、全ての加圧室１０ａを覆う大きさに連続形成
されており、図示していないがこれも、各加圧室１０ａ
の領域外に、他部材との接点が設けられている。そして
その接点に、配線などの他部材が、やはりハンダ付けや
接点部材の圧接などによって接続される。As the upper electrode 13, a thin film or a thin plate of a metal material having excellent conductivity is used as in the related art.
Although the thickness of the upper electrode 13 depends on the method of forming the upper electrode 13 and the like, the thickness is 0.2 to 4 μm so as not to inhibit the bending of the piezoelectric film 12 and to apply a sufficient electric field to the piezoelectric film 12.
It is preferred to be on the order of magnitude. On the other hand, the diaphragm 11 as a lower electrode is continuously formed in a size to cover all the pressurizing chambers 10a.
The contact point with another member is provided outside the region. Then, another member such as a wiring is connected to the contact by soldering or press-contact of the contact member.
【００２１】上記の振動板１１としては、前記のごと
く、少なくともその上面が下部電極として機能するよう
に導電性とされた薄板が使用される。具体的にはたとえ
ば、その全体が導電性にすぐれた金属材料にて形成され
た薄板や、あるいは金属製またはセラミックス製の薄板
の表面に、導電性にすぐれた金属材料の薄膜や薄板を積
層したものなどが振動板１１として使用される。As described above, a thin plate made conductive so that at least its upper surface functions as a lower electrode is used as the diaphragm 11 as described above. Specifically, for example, a thin plate or a thin plate of a highly conductive metal material is laminated on the surface of a thin plate formed entirely of a highly conductive metal material, or a metal or ceramic thin plate. An object or the like is used as the diaphragm 11.
【００２２】振動板１１の厚みはとくに限定されない
が、およそ０．０１〜０．２ｍｍ程度であるのが好まし
い。圧電膜１２は、従来同様に、ＰＺＴなどの圧電材料
の焼結体を薄板状に研磨したチップを振動板１１上に接
着して形成される他、 上記圧電材料の粉末をペースト化したものを、スク
リーン印刷などの方法によって振動板１１上の所定の位
置に、所定の形状となるように塗布、乾燥し、仮焼成し
たのち、およそ１０００〜１２００℃の温度で焼結し
て、圧電材料の薄膜を形成する、 圧電材料のもとになる各金属を含有する有機金属化
合物から形成したゾルペーストを、やはりスクリーン印
刷などの方法によって振動板１１上に塗布、乾燥し、有
機物を除去するために仮焼成したのち、およそ４００〜
９００℃の温度で焼成して、いわゆるゾル−ゲル法、ま
たはＭＯＤ法（有機金属化合物の熱分解法）により、圧
電材料の薄膜を形成する、 振動板１１上に、気相成長法によって、圧電材料の
薄膜を形成する、などの方法によっても形成することが
できる。The thickness of the diaphragm 11 is not particularly limited, but is preferably about 0.01 to 0.2 mm. The piezoelectric film 12 is formed by bonding a chip obtained by polishing a sintered body of a piezoelectric material such as PZT into a thin plate on the vibration plate 11 as in the past, and also forming a paste of the powder of the piezoelectric material. After being applied to a predetermined position on the vibration plate 11 by a method such as screen printing so as to have a predetermined shape, dried, and temporarily calcined, sintered at a temperature of about 1000 to 1200 ° C. A sol paste formed from an organometallic compound containing each metal that forms a piezoelectric material is also applied to the diaphragm 11 by a method such as screen printing and dried to remove organic substances. After calcination, about 400 ~
It is fired at a temperature of 900 ° C. to form a thin film of a piezoelectric material by a so-called sol-gel method or a MOD method (a thermal decomposition method of an organometallic compound). It can also be formed by a method such as forming a thin film of a material.
【００２３】圧電膜１２の厚みはとくに限定されない
が、当該圧電膜１２の、１か所の加圧室に対応した領域
での撓みが、その周囲の加圧室に対応した領域での同じ
圧電膜１２の撓み特性に影響を及ぼす、いわゆるクロス
トークが発生するのを防止するためには、３０μｍ以下
であるのが好ましい。圧電膜１２を構成する圧電材料と
しては、前述したＰＺＴを主要成分とするＰＺＴ系の材
料の他、たとえばマグネシウムニオブ酸鉛（ＰＭＮ）、
ニッケルニオブ酸鉛（ＰＮＮ）、亜鉛ニオブ酸鉛、マン
ガンニオブ酸鉛、アンチモン鈴酸鉛、チタン酸鉛、チタ
ン酸バリウムなどを主要成分とする材料があげられる。
また、これらの成分の２種以上を含む複合材料も使用で
きる。また、上記ＰＺＴ系の圧電材料としてはＰＺＴそ
のものの他、ＰＺＴにランタン、バリウム、ニオブ、亜
鉛、ニッケル、マンガンなどの酸化物の１種または２種
以上を添加したもの、たとえばＰＬＺＴなどがあげられ
る。Although the thickness of the piezoelectric film 12 is not particularly limited, the bending of the piezoelectric film 12 in a region corresponding to one pressurizing chamber is the same as that of the piezoelectric film 12 in a region corresponding to the surrounding pressurizing chamber. In order to prevent the occurrence of so-called crosstalk which affects the bending characteristics of the film 12, the thickness is preferably 30 μm or less. As the piezoelectric material constituting the piezoelectric film 12, in addition to the PZT-based material having PZT as a main component, for example, lead magnesium niobate (PMN),
Materials mainly containing lead nickel niobate (PNN), lead zinc niobate, lead manganese niobate, lead antimony stannate, lead titanate, barium titanate, and the like can be given.
Also, a composite material containing two or more of these components can be used. Examples of the PZT-based piezoelectric material include, in addition to PZT itself, PZT to which one or more oxides such as lanthanum, barium, niobium, zinc, nickel, and manganese are added, such as PLZT. .
【００２４】基板１０としては、金属あるいはセラミッ
クスからなる板体が使用される。かかる基板１０に形成
される加圧室１０ａやノズル１０ｂの寸法、形状など
は、インクジェットヘッドの仕様にあわせて適宜、変更
すればよく、たとえば印字ドット数が６００〜７２０ｄ
ｐｉ程度のインクジェットプリンタ用の場合には、加圧
室１０ａの大きさが縦１〜３ｍｍ、横０．０５〜１ｍ
ｍ、深さ０．０５〜０．３ｍｍ程度、隣接する加圧室１
０ａ間のリブ１０ｃの幅が０．０５〜０．３ｍｍ程度、
ノズル１０ｂの直径が３０〜７０μｍ程度、ノズル１０
ｂの間隔が０．０７〜１．３ｍｍ程度に形成される。As the substrate 10, a plate made of metal or ceramic is used. The size, shape, and the like of the pressurizing chamber 10a and the nozzle 10b formed on the substrate 10 may be appropriately changed according to the specifications of the inkjet head.
In the case of an inkjet printer of about pi, the size of the pressure chamber 10a is 1 to 3 mm in length and 0.05 to 1 m in width.
m, depth about 0.05 to 0.3 mm, adjacent pressure chamber 1
The width of the rib 10c between 0a is about 0.05 to 0.3 mm,
The diameter of the nozzle 10b is about 30 to 70 μm,
The gap b is formed to be about 0.07 to 1.3 mm.
【００２５】基板１０に上記の各部を形成するには、そ
の寸法精度等を考慮して、いわゆるフォトリソグラフ法
を利用したエッチングなどが採用される。なおこの例で
は、前記のように上部電極１３を、各加圧室１０ａごと
に分離形成しているが、振動板１１の表面に形成される
下部電極を、各加圧室１０ａごとに分離形成して、上部
電極１３は、全ての加圧室１０ａを覆う大きさに連続形
成してもよい。In order to form the above parts on the substrate 10, etching using a so-called photolithographic method or the like is adopted in consideration of the dimensional accuracy and the like. In this example, as described above, the upper electrode 13 is formed separately for each pressurizing chamber 10a, but the lower electrode formed on the surface of the diaphragm 11 is formed separately for each pressurizing chamber 10a. Then, the upper electrode 13 may be formed continuously to a size that covers all the pressurizing chambers 10a.
【００２６】また上下両電極をともに、各加圧室１０ａ
ごとに分離形成してもよい。なお後２者の場合には、各
下部電極間を絶縁するために、振動板１１として導電性
のないセラミックスを使用するか、または振動板１１と
下部電極との間に絶縁層を形成すればよい。上記いずれ
の場合にも、電極と、配線などの他部材との接点を加圧
室の領域外に設ける必要のあることは、いうまでもな
い。The upper and lower electrodes are both connected to each pressurizing chamber 10a.
May be separately formed. In the latter two cases, in order to insulate between the lower electrodes, non-conductive ceramics are used as the diaphragm 11 or an insulating layer is formed between the diaphragm 11 and the lower electrode. Good. In any of the above cases, it is needless to say that it is necessary to provide a contact point between the electrode and another member such as a wiring outside the region of the pressurizing chamber.
【００２７】また図の例では、圧電膜１２を、基板上の
全ての加圧室を覆う大きさに連続形成していたが、少な
くとも２か所以上の加圧室１０ａを覆う大きさに形成し
てもよい。この場合でも、各加圧室１０ａごとに独立し
た圧電膜を形成する場合に比べれば、作業性はよい。ま
た作業性はよくないが、各加圧室１０ａごとに独立した
圧電膜を形成してもよい。In the example shown in the figure, the piezoelectric film 12 is formed continuously so as to cover all the pressurizing chambers on the substrate. However, the piezoelectric film 12 is formed so as to cover at least two pressurizing chambers 10a. May be. Even in this case, workability is better than in the case where an independent piezoelectric film is formed for each pressurizing chamber 10a. Although the workability is not good, an independent piezoelectric film may be formed for each pressurizing chamber 10a.
【００２８】要するに各電極の、他部材との接点がいず
れも、加圧室の領域外に設けられていれば、その他の構
成はとくに限定されないのである。In short, as long as all the contacts of each electrode with other members are provided outside the region of the pressurizing chamber, other configurations are not particularly limited.
【００２９】[0029]
【実施例】以下に本発明を、実施例、比較例に基づいて
説明する。 実施例１ 〈ゾル−ゲル法用のゾルペーストの作製〉下記の溶液１
〜３を個別に作製し、混合して溶液４をえた。The present invention will be described below based on examples and comparative examples. Example 1 <Preparation of sol paste for sol-gel method> The following solution 1
To 3 were individually prepared and mixed to obtain a solution 4.
【００３０】（溶液１） Ｔｉ（Ｏ−ｎＢｕ）4 アセチルアセトン ２−メトキシエタノール （溶液２） Ｚｒ（Ｏ−ｎＢｕ）4 アセチルアセトン ２−メトキシエタノール （溶液３） 酢酸鉛・３水和物 モノエタノールアミン ２−メトキシエタノール なお上記各成分の、溶液４における含有量は下記の通り
であった。(Solution 1) Ti (O-nBu) 4 acetylacetone 2-methoxyethanol (solution 2) Zr (O-nBu) 4 acetylacetone 2-methoxyethanol (solution 3) Lead acetate trihydrate monoethanolamine 2 -Methoxyethanol The contents of the above components in the solution 4 were as follows.
【００３１】 （成 分） （重量部） Ｔｉ（Ｏ−ｎＢｕ）4 １２ Ｚｒ（Ｏ−ｎＢｕ）4 １５ 酢酸鉛・３水和物 ３１ アセチルアセトン ５ ２−メトキシエタノール ２９ モノエタノールアミン ５ ついで、この溶液４の１００重量部に、増粘剤としての
エチルセルロース２５重量部を混合してゾルペーストを
作製した。(Component) (parts by weight) Ti (O-nBu) 4 12 Zr (O-nBu) 4 15 Lead acetate trihydrate 31 acetylacetone 5 2-methoxyethanol 29 monoethanolamine 5 4 was mixed with 25 parts by weight of ethylcellulose as a thickener to 100 parts by weight to prepare a sol paste.
【００３２】〈インクジェットヘッドの製造〉厚み３０
μｍのチタニウム製で、かつその表面に下部電極となる
白金製の薄膜が形成された振動板１１上に、スクリーン
印刷法によって、上記のゾルペーストを、基板上の全て
の加圧室を覆う大きさに印刷し、乾燥したのち仮焼成し
た。この工程を１０回、繰り返したのち、６００℃で１
０時間、焼成して厚み４μｍの圧電膜１２を形成した。<Manufacture of Inkjet Head> Thickness 30
The above sol paste is applied by screen printing to a diaphragm 11 made of titanium having a thickness of μm and having a platinum thin film serving as a lower electrode formed on the surface thereof. It was printed, dried and calcined. After repeating this process 10 times,
By firing for 0 hour, a piezoelectric film 12 having a thickness of 4 μm was formed.
【００３３】つぎにこの圧電膜１２上に、スクリーン印
刷法によって、当該圧電膜１２と平行な面方向におい
て、対応する加圧室１０ａよりも小さい、図１(a)(b)に
示す寸法が縦Ｗ１＝１．０４ｍｍ、横Ｗ３＝０．５２ｍ
ｍの矩形状の本体１３ｂと、この本体１３ｂから加圧室
１０ａの領域外に延設された幅０．２ｍｍ、長さ０．６
ｍｍの延設部１３ｃとを備え、この延設部１３ｃの、加
圧室１０ａの領域外の位置に、他部材との接点１３ａが
設けられた、厚み０．３μｍの金製の上部電極１３を、
各加圧室１０ａごとに分離形成した。Next, the size shown in FIGS. 1A and 1B, which is smaller than the corresponding pressurizing chamber 10a, is formed on the piezoelectric film 12 by a screen printing method in a plane direction parallel to the piezoelectric film 12. W1 = 1.04 mm, W3 = 0.52 m
m, a main body 13b having a width of 0.2 mm and a length of 0.6 extending from the main body 13b outside the region of the pressurizing chamber 10a.
The upper electrode 13 having a thickness of 0.3 μm and having a contact 13a with another member is provided at a position outside the region of the pressurizing chamber 10a in the extended portion 13c. To
Separation was formed for each pressurizing chamber 10a.
【００３４】そしてこの振動板１１と圧電膜１２と上部
電極１３との積層体を、縦Ｗ２＝１．３ｍｍ、横Ｗ４＝
０．６５ｍｍの矩形状でかつ深さ２００μｍの加圧室１
０ａが２０列×２６桁の計５２０か所、配列された、そ
れ自体の寸法が縦８０ｍｍ、横２０ｍｍ、厚み０．２ｍ
ｍであるステンレス鋼製の基板上に、接着剤によって固
定して、インクジェットヘッドを製造した。The laminated body of the vibration plate 11, the piezoelectric film 12, and the upper electrode 13 is defined by a vertical W2 = 1.3 mm and a horizontal W4 =
Pressing chamber 1 having a rectangular shape of 0.65 mm and a depth of 200 μm
0a is arranged in a total of 520 places of 20 rows × 26 digits, and its dimensions are 80 mm long, 20 mm wide and 0.2 m thick
m, and fixed on a stainless steel substrate with an adhesive to produce an inkjet head.
【００３５】実施例２ 上部電極１３を、図２(a) に示すように、圧電膜１２と
平行な面方向において、対応する加圧室１０ａと相似の
矩形状で、かつ加圧室１０ａよりも全体に大きい、縦
１．５６ｍｍ、横０．７８ｍｍに形成して、その加圧室
１０ａの領域外にはみ出した位置に、他部材との接点１
３ａを設けたこと以外は実施例１と同様にしてインクジ
ェットヘッドを製造した。Embodiment 2 As shown in FIG. 2 (a), the upper electrode 13 has a rectangular shape similar to the corresponding pressurizing chamber 10a in a plane direction parallel to the piezoelectric film 12, and is formed from the pressurizing chamber 10a. Is formed as a whole, 1.56 mm long and 0.78 mm wide, and a contact point 1 with another member is formed at a position protruding outside the region of the pressurizing chamber 10a.
An ink jet head was manufactured in the same manner as in Example 1 except that 3a was provided.
【００３６】実施例３ 上部電極１３を、図２(b) に示すように、圧電膜１２と
平行な面方向において、対応する矩形状の加圧室１０ａ
の一辺のみから、当該加圧室１０ａの領域外にはみ出す
ように、加圧室１０ａよりも少し長めの、縦１．７ｍ
ｍ、横０．５２ｍｍの矩形状に形成して、上記のはみ出
した位置に、他部材との接点１３ａを設けたこと以外は
実施例１と同様にしてインクジェットヘッドを製造し
た。Embodiment 3 As shown in FIG. 2 (b), the upper electrode 13 is moved in a direction parallel to the piezoelectric film 12 in a corresponding rectangular pressing chamber 10a.
Is slightly longer than the pressurizing chamber 10a and has a length of 1.7 m so as to protrude out of the region of the pressurizing chamber 10a from only one side.
An ink jet head was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a rectangular shape having a width of 0.52 mm and a width of 0.52 mm was formed, and a contact 13a with another member was provided at the protruding position.
【００３７】比較例１ 上部電極を、圧電膜と平行な面方向において、対応する
矩形状の加圧室と同じ縦１．０４ｍｍ、横０．５２ｍｍ
の矩形状に形成して、その加圧室１０ａの領域内に、他
部材との接点を設けたこと以外は実施例１と同様にして
インクジェットヘッドを製造した。COMPARATIVE EXAMPLE 1 An upper electrode was placed in a direction parallel to the piezoelectric film in the same direction as the corresponding rectangular pressurization chamber, 1.04 mm in length and 0.52 mm in width.
An ink jet head was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a contact with other members was provided in the region of the pressurizing chamber 10a.
【００３８】上記各実施例、比較例のインクジェットヘ
ッドの、各上部電極の接点位置に、それぞれハンダ付け
によって配線を接続したのち、下部電極と上部電極との
間に２５Ｖの直流電界を印加して、圧電膜の、両電極間
に挟まれた部分を撓ませた。そして加圧室の中心位置で
の垂直方向の撓み量を、各加圧室ごとに、レーザードッ
プラーメータを用いて測定して、各実施例、比較例ごと
の撓み量の最大値と最小値とを求めるとともに、その差
ΔＡを求めて、撓み量のばらつきを評価した。After wiring was connected by soldering to the contact positions of the upper electrodes of the ink jet heads of the above-described embodiments and comparative examples, a DC electric field of 25 V was applied between the lower and upper electrodes. The portion of the piezoelectric film sandwiched between the electrodes was bent. Then, the amount of deflection in the vertical direction at the center position of the pressurizing chamber is measured using a laser Doppler meter for each pressurizing chamber, and the maximum value and the minimum value of the amount of deflection for each example and comparative example are measured. And the difference ΔA was obtained to evaluate the variation in the amount of bending.
【００３９】結果を表１に示す。Table 1 shows the results.
【００４０】[0040]
【表１】 [Table 1]
【００４１】上記表の結果より、他部材との接点を加圧
室の領域外に設けた実施例１〜３のインクジェットヘッ
ドはいずれも、比較例１に比べて撓み量が大きく、かつ
撓み量のばらつきが小さいことから、圧電駆動領域の撓
み変形特性にすぐれることがわかった。From the results shown in the above table, all of the ink jet heads of Examples 1 to 3 in which the contact points with the other members are provided outside the region of the pressurizing chamber have a larger bending amount and a larger bending amount than Comparative Example 1. Is small, it was found that the piezoelectric drive region has excellent flexural deformation characteristics.
【００４２】[0042]
【発明の効果】以上、詳述したように本発明によれば、
圧電膜の、複数の加圧室に対応した領域がいずれも撓み
変形特性にすぐれており、撓み変形の効率の低下や撓み
変形量のばらつきなどを生じるおそれのないインクジェ
ットヘッドを提供できるという特有の作用効果を奏す
る。As described in detail above, according to the present invention,
Each of the regions corresponding to the plurality of pressurizing chambers of the piezoelectric film has excellent flexural deformation characteristics, and it is possible to provide an ink jet head which is free from the possibility of causing a decrease in flexural deformation efficiency and a variation in flexural deformation amount. It has a function and effect.
【図１】本発明のインクジェットヘッドの、実施の形態
の一例を示す図であって、同図(a) はその要部を拡大し
た断面図、同図(b) は平面図である。FIG. 1 is a view showing an example of an embodiment of an ink jet head according to the present invention, wherein FIG. 1 (a) is a cross-sectional view in which main parts are enlarged, and FIG. 1 (b) is a plan view.
【図２】同図(a)(b)はそれぞれ、本発明の変形例を示す
平面図である。FIGS. 2A and 2B are plan views each showing a modification of the present invention.
【図３】従来のインクジェットヘッドの拡大断面図であ
る。FIG. 3 is an enlarged sectional view of a conventional inkjet head.
１ インクジェットヘッド １０ 基板 １０ａ 加圧室 １１ 振動板 １２ 圧電膜 １３ 上部電極 １３ａ 接点 １３ｂ 本体 １３ｃ 延設部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ink jet head 10 Substrate 10a Pressurization chamber 11 Vibration plate 12 Piezoelectric film 13 Upper electrode 13a Contact 13b Main body 13c Extension part
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤島 正之 大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工業株式会社内 (72)発明者 中山 尚美 大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工業株式会社内 (72)発明者 佐武 健一 大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工業株式会社内 (72)発明者 畑 誠治 大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工業株式会社内 (72)発明者 馬場 弘一 大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工業株式会社内 (72)発明者 林 政克 大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工業株式会社内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Masayuki Fujishima, 1-2-28 Tamazuki, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka Prefecture Inside Mita Kogyo Co., Ltd. (72) Naomi Nakayama 1-2-2, Tamazuki, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka No. 28 Inside Mita Kogyo Co., Ltd. (72) Kenichi Satake 1-2-2 Tamatsukuri, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka 28-28 Inside Mita Kogyo Co., Ltd. Seiji Hata 1-2-2 Takuma-zo, Chuo-ku, Osaka, Osaka No. 28 Inside Mita Kogyo Co., Ltd. (72) Koichi Baba, inventor 1-2-2 Tamatsukuri, Chuo-ku, Osaka, Osaka Prefecture No. 28 Inside Mita Kogyo Co., Ltd. Masakatsu Hayashi 1-2-2, Tamatsukuri, Chuo-ku, Osaka, Osaka No. 28 Inside Mita Industrial Co., Ltd.
Claims (6)
板を介して、各加圧室ごとに圧電膜が設けられていると
ともに、各圧電膜を上下から挟む上部および下部の電極
のうちの少なくとも一方が、各加圧室ごとに分離形成さ
れたインクジェットヘッドであって、上記各電極の、他
部材との接点がいずれも、加圧室の領域外に設けられて
いることを特徴とするインクジェットヘッド。1. A piezoelectric film is provided on a substrate on which a plurality of pressurizing chambers are arranged, via a vibrating plate, for each pressurizing chamber, and upper and lower sandwiching each piezoelectric film from above and below. At least one of the electrodes is an ink jet head separately formed for each pressurizing chamber, and all the contacts of the electrodes with other members are provided outside the area of the pressurizing chamber. An ink jet head characterized by the following.
電膜と平行な面方向において、対応する加圧室よりも小
さく形成された本体と、この本体から加圧室の領域外に
延設された延設部とを備え、この延設部の、加圧室の領
域外の位置に、他部材との接点が設けられている請求項
１記載のインクジェットヘッド。2. A main body in which electrodes formed separately for each pressurizing chamber are formed smaller than a corresponding pressurizing chamber in a plane direction parallel to the piezoelectric film, and an electrode outside the pressurizing chamber from the main body. 2. The ink jet head according to claim 1, further comprising: an extension portion extending from the pressure chamber, wherein a contact point with another member is provided at a position outside the region of the pressurizing chamber in the extension portion.
電膜と平行な面方向において、対応する加圧室と相似形
で、かつ加圧室よりも大きく形成されており、その加圧
室の領域外にはみ出した位置に、他部材との接点が設け
られている請求項１記載のインクジェットヘッド。3. An electrode separately formed for each pressure chamber is formed in a shape similar to the corresponding pressure chamber and larger than the corresponding pressure chamber in a plane direction parallel to the piezoelectric film. 2. The ink jet head according to claim 1, wherein a contact point with another member is provided at a position protruding outside the region of the pressure chamber.
電膜と平行な面方向において、対応する矩形状の加圧室
の一辺から、当該加圧室の領域外にはみ出すように長め
の矩形状に形成されており、上記のはみ出した位置に、
他部材との接点が設けれている請求項１記載のインクジ
ェットヘッド。4. An electrode formed separately for each pressurizing chamber so as to protrude out of the area of the corresponding pressurizing chamber from one side of a corresponding rectangular pressurizing chamber in a plane direction parallel to the piezoelectric film. It is formed in a long rectangular shape, and at the position protruding above,
2. The ink jet head according to claim 1, wherein a contact point with another member is provided.
さに連続形成されている請求項１記載のインクジェット
ヘッド。5. The ink jet head according to claim 1, wherein the piezoelectric film is formed continuously to a size covering at least two pressurizing chambers.
きさに連続形成されている請求項５記載のインクジェッ
トヘッド。6. The ink jet head according to claim 5, wherein the piezoelectric film is formed continuously to a size covering all the pressure chambers on the substrate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19275797A JPH1134323A (en) | 1997-07-17 | 1997-07-17 | Ink-jet head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19275797A JPH1134323A (en) | 1997-07-17 | 1997-07-17 | Ink-jet head |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1134323A true JPH1134323A (en) | 1999-02-09 |
Family
ID=16296553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19275797A Pending JPH1134323A (en) | 1997-07-17 | 1997-07-17 | Ink-jet head |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1134323A (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP1506864A1 (en) * | 2003-08-11 | 2005-02-16 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Inkjet head |
| US6979074B2 (en) | 2002-09-24 | 2005-12-27 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Inkjet head |
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-
1997
- 1997-07-17 JP JP19275797A patent/JPH1134323A/en active Pending
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Legal Events
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Effective date: 20040401 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040601 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041005 |