JP4208000B2 - Inkjet printer head - Google Patents
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Description
本発明はインクジェットプリンタに使用するインクジェットヘッドに関する。最近のインクジェットプリンタは、高精細印刷を可能にするため、インク流路が独立して可動する小形軽量構成のものが求められるようになった。本発明は、かかるインク流路内圧力を圧電素子で可変にするインクジェットヘッドを改善したものである。 The present invention relates to an inkjet head used in an inkjet printer. In order to enable high-definition printing, recent ink jet printers have been required to have a small and lightweight configuration in which ink flow paths can move independently. The present invention is an improvement of an ink jet head in which the pressure in the ink flow path is variable by a piezoelectric element.
図9はインクジェットプリンタの概略を示す斜視図であり、インクジェットプリンタ1は、記録媒体3を送出させるプラテンローラ2、プラテンローラ2に平行する2本のステーシャフト4aと4b、ステーシャフト4aと4bに案内されてプラテンローラ2の長さ方向に往復動するキャリッジ5、キャリッジ5に搭載されたインクジェットヘッドユニット6を備え、インクジェットヘッドユニット6から記録媒体3に飛翔させるインクを補給するため、インクジェットヘッドユニット6とインク溜まり7とは、可撓性チューブ8によって接続されている。
FIG. 9 is a perspective view schematically showing the ink jet printer. The
かかるインクジェットプリンタ1において、インクジェットヘッドユニット6からインクを飛翔させる手段としては、ノズル内に埋め込んだ発熱体に通電し、インク中にバブルを発生させたときの体積変化を利用するバブルジェット(登録商標)方式と、圧電体素子に通電して発生する圧力波を利用するインパクト方式が注目されている。
In such an
インパクト方式の圧電インクジェットヘッドとしては、(1)圧電駆動電極を内蔵する圧電体の表面にインク流路溝を形成し、その溝をガラスにてなる上蓋で塞いだもの、(2)圧電駆動電極を内蔵する圧電体の表面に、インク流路溝を形成した上蓋を被せたもの(流路板方式)、(3)上下に貫通する溝を形成した流路板の上面と下面に、圧電駆動電極を内蔵する圧電体を貼着したものが、一般に知られている。 As an impact type piezoelectric inkjet head, (1) an ink flow channel groove is formed on the surface of a piezoelectric body incorporating a piezoelectric drive electrode, and the groove is closed with an upper lid made of glass, and (2) a piezoelectric drive electrode. (3) A piezoelectric drive on the upper and lower surfaces of the flow path plate formed with a vertically penetrating groove. A material in which a piezoelectric body containing an electrode is attached is generally known.
図10は流路板方式の圧電インクジェットヘッドの分解模式図、図11は図10に示す圧電インクジェットヘッドの断面図、図12は圧電インクジェットヘッドにおける干渉の説明図、図13はインク流路間の干渉防止型圧電インクジェットヘッドの説明図である。 10 is an exploded schematic view of a flow path plate type piezoelectric ink jet head, FIG. 11 is a sectional view of the piezoelectric ink jet head shown in FIG. 10, FIG. 12 is an explanatory diagram of interference in the piezoelectric ink jet head, and FIG. It is explanatory drawing of an interference prevention type piezoelectric inkjet head.
図10において、インクジェットヘッドユニット6に組み込まれるインクジェットヘッド9は、圧電基板10と複数(図は4本)のインク流路溝12を形成したインク流路板11を接合し、その前面には複数のインク流路溝12に連通する複数(図は4個)のノズル13が形成されたノズル板14が接合され、インク流路溝12は図示しないインク供給路によってインク供給口15に連通し、インク供給口15に可撓性チューブ8(図9参照)の一端が接続されるようになる。
In FIG. 10, an ink jet head 9 incorporated in an ink
図11において、圧電基板10には、インク流路板11のインク流路溝12に対応し、圧電駆動電極16が形成されている。2層以上(図は3層)の電極にてなる圧電駆動電極16は、電極間に所定の電圧を印加するとその間の圧電層が図の上方向に伸びてインク流路溝12を圧縮し、インク流路溝12内インクの一部がノズル13から記録媒体3(図9参照)に向けて飛翔するようになる。
In FIG. 11,
複数の圧電駆動電極16とその電極16に対応する複数のインク流路溝12が形成された前記(1)方式のインクジェットヘッド9において、精細化印刷用では、圧電駆動電極16およびインク流路溝12を近接させる必要が生じる。
In the inkjet head 9 of the method (1) in which a plurality of
そこで、所定の駆動電極16、例えば図12のインクジェットヘッド9において、左から2番目の駆動電極16に駆動電圧を印加すると、圧電基板10は図12に破線17で示すように、駆動電圧が印加された部分が上方に伸び、所定のインク流路溝12-1の容積が狭められると共に、隣接するインク流路溝12-2の容積も僅かながら圧縮されるようになる。
Therefore, when a driving voltage is applied to a
隣接インク流路溝12-2の圧縮を一般に干渉と呼んでおり、その干渉によるクロストークをなくす方法として、図13に示す如く、隣接するインク流路溝12の間にスリット18を、圧電基板10に設けたものが知られている。幅が10〜80μmのスリット18は、一般にダイシングソーで機械的に切削している。
The compression of the adjacent ink flow path groove 12-2 is generally called interference. As a method for eliminating crosstalk due to the interference, as shown in FIG. 13, a
一般に圧電基板10とインク流路板11の接合は、[1]圧電基板10の表面に、ドライフィルムと呼ばれる光硬化型接着剤のフィルムをラミネートするまたは、液状の光硬化型接着剤を塗布して接着剤の膜を形成し、[2]そのドライフィルムまたは接着剤の膜に所定強度、例えば100mj/cm2 程度の紫外線を照射し硬化させて接着層とし、[3]その接着層にインク流路板11を重ね、500KPa程度の圧力,150℃,1時間程度で熱圧着させている。
Generally, the
なお、バブルジェット(登録商標)方式より高精細化が可能なインパクト方式の圧電インクジェットヘッドにおいて、インク流路板にインク流路溝を形成した前記方式の他に、圧電駆動電極を形成した圧電基板にインク流路溝を形成したもの、上下に貫通する溝を形成したインク流路板の両面に、圧電駆動電極を形成した圧電基板を接合したものもある。 In addition, in the impact-type piezoelectric inkjet head capable of higher definition than the bubble jet (registered trademark) method, in addition to the method in which the ink channel groove is formed in the ink channel plate, the piezoelectric substrate in which the piezoelectric drive electrode is formed In some cases, an ink flow path groove is formed on the surface of the ink flow path plate, and a piezoelectric substrate on which a piezoelectric drive electrode is formed is bonded to both surfaces of an ink flow path plate formed with a groove penetrating vertically.
図14は従来の圧電基板に使用するグリーンシートの説明図、図15は駆動電極を内蔵する従来の圧電基板の説明図である。図14において、従来の圧電基板10の製造には、圧電粉末よりなるグリーンシート10-1と、グリーンシート10-1の表面に複数(図は4本)の駆動電極パターン16-1を形成したグリーンシート10-2と、グリーンシート10-1の表面に駆動電極パターン16-2を形成したグリーンシート10-3を使用する。
FIG. 14 is an explanatory diagram of a green sheet used for a conventional piezoelectric substrate, and FIG. 15 is an explanatory diagram of a conventional piezoelectric substrate having a built-in drive electrode. 14, for the production of conventional
グリーンシート10-1は、圧電粉末を含むスラリーからドクターブレード法によって作成し、グリーンシート10-2の複数の駆動電極パターン16-1は、中間部から一方の端部(前端部)までがインク流路板のインク流路溝に対応するピッチで形成されるのに対し、中間部から他方の端部(後端部)までは、適当な間隔で離れるように形成されている。
The
グリーンシート10-3の駆動電極パターン16-2は、中間部から一方の端部(前端部)までが複数の駆動電極パターン16-1に対応する幅広に形成され、中間部から他方の端部(後端部)までは、駆動電極パターン16-1の他端部から適当な間隔で離れるように形成されている。
図15(a)において、圧電基板10は、複数枚(図は8枚)のグリーンシート10-1を重ね、その上にグリーンシート10-3と10-2を交互に複数枚(図は4枚)ずつ重ね、その上に複数枚(図は2枚)のグリーンシート10-1を重ねたものを焼成してなる。
In FIG. 15A, the
従って、圧電基板10の前端面で駆動電極パターン16-1の端部は、図15(a)に示す如く、インク流路板のインク流路溝に対応する狭ピッチで整列するのに対し、圧電基板10の後端面では図15(b)に示す如く、駆動電極パターン16-1および16-2の端部は、同一順位例えば図13のグリーンシート10-2において右側から同じ順番の駆動電極パターン16-1の後端部は上下方向に揃い、順番の異なる駆動電極パターン16-1の後端部はそれぞれ左右方向に離れて露呈する。
Therefore, the end of the
そこで、図15(c)に示す如く、圧電基板10の後端面において上下方向に揃う駆動電極パターン16-1および16-2の露呈端を、導電端子19-1〜19-5で接続し、圧電基板10が完成する。
Therefore, as shown in FIG. 15C, the exposed ends of the
かかる圧電基板10は、複数個の圧電基板10を取得可能な大形基板を焼成後に切断し、しかるのち、一般に印刷手段を利用して導電端子19-1〜19-5を形成することになる。
The
即ち、従来の圧電基板10では導電端子19-1〜19-5形成のため、駆動電極パターン16-1および16-2は、圧電基板10の後端面で離す必要があった。
That is, in the conventional
以上説明したように、複数の圧電駆動電極を同一圧電素子基板に形成したとき、インク流路および圧電駆動電極を接近させるとクロストークが生じ、そのクロストークの抑制が流路板方式の実用化のための大きな障害となっていた。 As described above, when a plurality of piezoelectric drive electrodes are formed on the same piezoelectric element substrate, crosstalk occurs when the ink flow path and the piezoelectric drive electrode are brought close to each other, and the crosstalk is suppressed and the flow path plate system is practically used. Had become a major obstacle for.
そして、クロストークをなくす従来方法は、隣接する圧電駆動電極の間にスリットを形成する構成であり、機械加工によるスリットはその形成に長時間かかり、かつ、スリット形成位置を決める位置決めが煩わしいため、量産に向かないという問題点があった。 And the conventional method of eliminating crosstalk is a configuration in which slits are formed between adjacent piezoelectric drive electrodes, and the slit by machining takes a long time to form, and positioning to determine the slit formation position is troublesome, There was a problem that it was not suitable for mass production.
さらに、従来の圧電基板は圧電駆動電極を駆動回路に接続する電極端を離す必要から大形化し、圧電基板にガラス等にてなるインク流路板または蓋板を接合する従来構成は、部品点数が多くなってコスト高となり、小形化し難いという問題点もあった。 Furthermore, the conventional piezoelectric substrate is increased in size from the need to separate the electrode end that connects the piezoelectric drive electrode to the drive circuit, and the conventional configuration in which an ink flow path plate or lid plate made of glass or the like is joined to the piezoelectric substrate has the number of parts. However, there is a problem that the cost increases and the size is difficult to reduce.
本発明の目的は、クロストークによる障害なしにインク流路を接近可能とし、インクジェットプリンタヘッドを低コストで小形化することである。 An object of the present invention is to make an ink flow path accessible without obstruction due to crosstalk, and to reduce the size of an inkjet printer head at low cost.
本発明は前記目的を達成するために、インク流路溝が形成された第1の圧電基板の下面に、第2の圧電基板の上面が接合され、前記第1の圧電基板内には、前記インク流路溝の底面に対応する第1の圧電駆動電極と、前記インク流路溝の側方に位置し、少なくとも第2の圧電駆動電極による前記第2の圧電基板の変形を抑制する向きに変形する第3の圧電駆動電極が形成され、前記第2の圧電基板内には、前記インク流路溝に対応する前記第2の圧電駆動電極が形成され、前記インク流路溝を挟んで上下に位置する前記第1の圧電駆動電極及び前記第2の圧電駆動電極への電圧の印加によって前記第1の圧電基板及び前記第2の圧電基板を変形させてインク流路溝を上下方向に圧縮する結果、該圧縮されたインク流路溝に連通するノズルからインクが飛翔するインクジェットプリンタヘッドであって、前記第1の圧電基板が、圧電粉末よりなる複数枚の第1のグリーンシートと、前記第1のグリーンシートの所定部に前記第1の圧電駆動電極の電極パターンが形成された複数枚の第2のグリーンシートと、前記第1のグリーンシートの所定部に前記インク流路溝となる切り欠きおよび前記第3の圧電駆動電極の電極パターンが形成された複数枚の第3のグリーンシートを重ねた焼成処理で一体化させたものであり、前記第2の圧電基板が、複数枚の前記第1のグリーンシートと、前記第1のグリーンシートの所定部に前記第2の圧電駆動電極の電極パターンが形成された複数枚の第4のグリーンシートを重ねた焼成処理で一体化させたものであること、を特徴とするインクジェットプリンタヘッドを提供する。
また、本発明は、上面にインク流路溝が形成された第1の圧電基板を複数積み重ねて接合することにより、その重ねた方向に前記インク流路溝が複数配置され、最上位の前記第1の圧電基板の上面に第2の圧電基板が接合され、前記各第1の圧電基板内には、当該第1の圧電基板に形成されている前記インク流路溝の底面に対応する第1の圧電駆動電極と、当該第1の圧電基板よりも下位に重ねられる他の第1の圧電基板のインク流路溝に対応する第2の圧電駆動電極と、前記底面に対応して前記第1の圧電駆動電極が形成されている当該インク流路溝の側方に位置し、少なくとも前記第2の圧電駆動電極による前記第2の圧電基板の変形を抑制する向きに変形する第3の圧電駆動電極とが形成され、前記第2の圧電基板内には、前記最上位の第1の圧電基板のインク流路溝に対応する第2の圧電駆動電極が形成され、前記インク流路溝を挟んで上下に位置する前記第1の圧電駆動電極及び前記第2の圧電駆動電極への電圧の印加によって前記第1の圧電基板及び前記第2の圧電基板を変形させて前記インク流路溝を上下方向に圧縮する結果、該圧縮されたインク流路溝に連通するノズルからインクが飛翔するインクジェットプリンタヘッドであって、前記第1の圧電基板が、圧電粉末よりなる複数枚の第1のグリーンシートと、前記第1のグリーンシートの所定部に前記インク流路溝となる切り欠きおよび前記第3の圧電駆動電極の電極パターンが形成された複数枚の第2のグリーンシートと、前記第1のグリーンシートの所定部に前記第1の圧電駆動電極の電極パターンが形成された複数枚の第3のグリーンシートと、前記第1のグリーンシートの所定部に前記第2の圧電駆動電極の電極パターンが形成された複数枚の第4のグリーンシートを重ねた焼成処理で一体化させたものであり、前記第2の圧電基板が、複数枚の前記第1のグリーンシートと複数枚の前記第4のグリーンシートを重ねた焼成処理で一体化させたものであること、を特徴とするインクジェットプリンタヘッドを提供する。
さらに、上記目的を達成する本発明の第1のインクジェットプリンタヘッドは、インク流路溝が形成された第1の圧電基板の下面に、第2の圧電基板の上面を接合し、該第1の圧電基板内には該インク流路溝の底面に対応する第1の圧電駆動電極が形成され、該第2の圧電基板内には該インク流路溝に対応する第2の圧電駆動電極が形成されたインクジェットプリンタヘッドであって、該第1の圧電基板が、圧電粉末よりなる複数枚の第1のグリーンシートと、該第1のグリーンシートの所定部に該第1の圧電駆動電極の電極パターンが形成された複数枚の第2のグリーンシートと、該第1のグリーンシートの所定部に該インク流路溝となる切り欠きを形成した複数枚の第3のグリーンシートを重ねた焼成処理で一体化させたものであり、該第2の圧電基板が、複数枚の該第1のグリーンシートと、該第1のグリーンシートの所定部に該第2の圧電駆動電極の電極パターンが形成された複数枚の第4のグリーンシートを重ねた焼成処理で一体化させたものである。
In order to achieve the above object, the present invention has an upper surface of a second piezoelectric substrate bonded to a lower surface of a first piezoelectric substrate in which an ink flow path groove is formed. A first piezoelectric drive electrode corresponding to the bottom surface of the ink flow path groove, and a direction located at a side of the ink flow path groove to suppress deformation of the second piezoelectric substrate by at least the second piezoelectric drive electrode A third piezoelectric drive electrode that is deformed is formed, and the second piezoelectric drive electrode corresponding to the ink flow path groove is formed in the second piezoelectric substrate, and the upper and lower sides sandwich the ink flow path groove. The first piezoelectric substrate and the second piezoelectric substrate are deformed by applying a voltage to the first piezoelectric drive electrode and the second piezoelectric drive electrode located at the position, and the ink flow path groove is compressed in the vertical direction. As a result, from the nozzle communicating with the compressed ink flow path groove Ink jet printer head in which the ink flies, wherein the first piezoelectric substrate includes a plurality of first green sheets made of piezoelectric powder, and the first piezoelectric driving electrode on a predetermined portion of the first green sheet. A plurality of second green sheets on which the electrode patterns are formed, and notches serving as the ink flow channel grooves and electrode patterns of the third piezoelectric drive electrodes are formed in predetermined portions of the first green sheets. The plurality of third green sheets are integrated by a baking process, and the second piezoelectric substrate has a plurality of the first green sheets and a predetermined number of the first green sheets. An ink jet comprising: a plurality of fourth green sheets each having an electrode pattern of the second piezoelectric driving electrode formed in a part thereof integrated by a baking process. To provide a printer head.
In the present invention, a plurality of the first piezoelectric substrates having the ink flow channel grooves formed on the upper surface are stacked and joined, whereby a plurality of the ink flow channel grooves are arranged in the stacked direction, and the uppermost first A second piezoelectric substrate is bonded to the upper surface of the first piezoelectric substrate, and in each of the first piezoelectric substrates, a first corresponding to the bottom surface of the ink flow channel groove formed in the first piezoelectric substrate. The piezoelectric driving electrode, the second piezoelectric driving electrode corresponding to the ink flow path groove of the other first piezoelectric substrate stacked below the first piezoelectric substrate, and the first piezoelectric driving electrode corresponding to the bottom surface. A third piezoelectric drive that is located on the side of the ink flow path groove where the piezoelectric drive electrode is formed and deforms in a direction that suppresses deformation of the second piezoelectric substrate by at least the second piezoelectric drive electrode. An electrode is formed in the second piezoelectric substrate, A second piezoelectric drive electrode corresponding to the ink flow path groove of the first piezoelectric substrate is formed, and the first piezoelectric drive electrode and the second piezoelectric drive electrode positioned above and below the ink flow path groove As a result of deforming the first piezoelectric substrate and the second piezoelectric substrate by applying a voltage to the ink channel groove and compressing the ink flow channel groove in the vertical direction, ink is ejected from the nozzle communicating with the compressed ink flow channel groove. The first piezoelectric substrate is a plurality of first green sheets made of piezoelectric powder, and a cut portion that becomes the ink flow channel groove in a predetermined portion of the first green sheet. A plurality of second green sheets each having a notch and an electrode pattern of the third piezoelectric drive electrode formed thereon, and an electrode pattern of the first piezoelectric drive electrode formed on a predetermined portion of the first green sheet A plurality of third green sheets and a plurality of fourth green sheets in which an electrode pattern of the second piezoelectric driving electrode is formed on a predetermined portion of the first green sheet. The second piezoelectric substrate is integrated by a baking process in which a plurality of the first green sheets and a plurality of the fourth green sheets are stacked, An ink jet printer head is provided.
Furthermore, the first inkjet printer head of the present invention that achieves the above object is characterized in that the upper surface of the second piezoelectric substrate is bonded to the lower surface of the first piezoelectric substrate in which the ink flow path grooves are formed. A first piezoelectric drive electrode corresponding to the bottom surface of the ink flow path groove is formed in the piezoelectric substrate, and a second piezoelectric drive electrode corresponding to the ink flow path groove is formed in the second piezoelectric substrate. The first piezoelectric substrate includes a plurality of first green sheets made of piezoelectric powder, and an electrode of the first piezoelectric drive electrode on a predetermined portion of the first green sheet. A baking process in which a plurality of second green sheets on which a pattern is formed and a plurality of third green sheets in which notches serving as ink flow channel grooves are formed in predetermined portions of the first green sheets are stacked. Integrated with the A plurality of first green sheets and a plurality of fourth green sheets each having an electrode pattern of the second piezoelectric driving electrode formed on a predetermined portion of the first green sheets. These are integrated by repeated baking processes.
上記目的を達成する本発明の第2のインクジェットプリンタヘッドは、インク流路溝が形成された第1の圧電基板の下面に、第2の圧電基板の上面を接合し、該第1の圧電基板内には、該インク流路溝の底面に対応する第1の圧電駆動電極と、該インク流路溝の側方に位置する第3の圧電駆動電極が形成され、該第2の圧電基板内には、該インク流路溝に対応する第2の圧電駆動電極が形成されたジェットプリンタヘッドであって、該第1の圧電基板が、圧電粉末よりなる複数枚の第1のグリーンシートと、該第1のグリーンシートの所定部に該第1の圧電駆動電極の電極パターンが形成された複数枚の第2のグリーンシートと、該第1のグリーンシートの所定部に該インク流路溝となる切り欠きおよび該第3の圧電駆動電極の電極パターンが形成された複数枚の第3のグリーンシートを重ねた焼成処理で一体化させたものであり、該第2の圧電基板が、複数枚の該第1のグリーンシートと、該第1のグリーンシートの所定部に該第2の圧電駆動電極の電極パターンが形成された複数枚の第4のグリーンシートを重ねた焼成処理で一体化させたものである。 The second ink jet printer head of the present invention that achieves the above object is characterized in that the upper surface of the second piezoelectric substrate is bonded to the lower surface of the first piezoelectric substrate in which the ink flow path grooves are formed. A first piezoelectric drive electrode corresponding to the bottom surface of the ink flow path groove and a third piezoelectric drive electrode positioned on the side of the ink flow path groove are formed in the second piezoelectric substrate. Is a jet printer head in which a second piezoelectric drive electrode corresponding to the ink flow path groove is formed, wherein the first piezoelectric substrate includes a plurality of first green sheets made of piezoelectric powder, A plurality of second green sheets in which an electrode pattern of the first piezoelectric drive electrode is formed in a predetermined portion of the first green sheet; and the ink flow path groove in a predetermined portion of the first green sheet; Notch and electrode pattern of the third piezoelectric drive electrode A plurality of formed third green sheets are integrated by an overlapping baking process, and the second piezoelectric substrate includes a plurality of the first green sheets and the first green sheets. A plurality of fourth green sheets each having an electrode pattern of the second piezoelectric driving electrode formed on a predetermined portion of the first and second green sheets are integrated by baking.
上記目的を達成する本発明の第3のインクジェットプリンタヘッドは、上面にインク流路溝が形成された複数の第1の圧電基板を積み重ねて接合し、最上位の該第1の圧電基板の上面に第2の圧電基板を接合し、該第1の圧電基板内には、該インク流路溝の底面に対応する第1の圧電駆動電極と、下位の該第1の圧電基板のインク流路溝に対応する第2の圧電駆動電極が形成され、該第2の圧電基板内には、該最上位の第1の圧電基板のインク流路溝に対応する第2の圧電駆動電極が形成されたインクジェットプリンタヘッドであって、該第1の圧電基板が、圧電粉末よりなる複数枚の第1のグリーンシートと、該第1のグリーンシートの所定部に該インク流路溝となる切り欠きを形成した複数枚の第2のグリーンシートと、該第1のグリーンシートの所定部に該第1の圧電駆動電極の電極パターンが形成された複数枚の第3のグリーンシートと、該第1のグリーンシートの所定部に該第2の圧電駆動電極の電極パターンが形成された複数枚の第4のグリーンシートを重ねた焼成処理で一体化させたものであり、該第2の圧電基板が、複数枚の該第1のグリーンシートと複数枚の該第4のグリーンシートを重ねた焼成処理で一体化させたものである。 The third ink jet printer head of the present invention that achieves the above object stacks and joins a plurality of first piezoelectric substrates having ink channel grooves formed on the upper surface, and the upper surface of the uppermost first piezoelectric substrate. A second piezoelectric substrate is bonded to the first piezoelectric substrate, and a first piezoelectric drive electrode corresponding to the bottom surface of the ink flow channel groove and an ink flow channel of the lower first piezoelectric substrate are provided in the first piezoelectric substrate. A second piezoelectric drive electrode corresponding to the groove is formed, and a second piezoelectric drive electrode corresponding to the ink flow path groove of the uppermost first piezoelectric substrate is formed in the second piezoelectric substrate. In the inkjet printer head, the first piezoelectric substrate includes a plurality of first green sheets made of piezoelectric powder, and a notch serving as the ink flow channel groove in a predetermined portion of the first green sheet. The plurality of formed second green sheets and the first green A plurality of third green sheets in which an electrode pattern of the first piezoelectric drive electrode is formed in a predetermined portion of the sheet, and an electrode pattern of the second piezoelectric drive electrode in a predetermined portion of the first green sheet A plurality of the formed fourth green sheets are integrated by an overlapping baking process, and the second piezoelectric substrate includes a plurality of the first green sheets and a plurality of the fourth green sheets. The green sheets are integrated by baking treatment.
上記目的を達成する本発明の第4のインクジェットプリンタヘッドは、上面にインク流路溝が形成された複数の第1の圧電基板を積み重ねて接合し、最上位の該第1の圧電基板の上面に第2の圧電基板を接合し、該第1の圧電基板内には、該インク流路溝の底面に対応する第1の圧電駆動電極と、下位の該第1の圧電基板のインク流路溝に対応する第2の圧電駆動電極と、該インク流路溝の側方に位置する第3の圧電駆動電極とが形成され、該第2の圧電基板内には、該最上位の第1の圧電基板のインク流路溝に対応する第2の圧電駆動電極が形成されたインクジェットプリンタヘッドであって、該第1の圧電基板が、圧電粉末よりなる複数枚の第1のグリーンシートと、該第1のグリーンシートの所定部に該インク流路溝となる切り欠きおよび該第3の圧電駆動電極の電極パターンが形成された複数枚の第2のグリーンシートと、該第1のグリーンシートの所定部に該第1の圧電駆動電極の電極パターンが形成された複数枚の第3のグリーンシートと、該第1のグリーンシートの所定部に該第2の圧電駆動電極の電極パターンが形成された複数枚の第4のグリーンシートを重ねた焼成処理で一体化させたものであり、該第2の圧電基板が、複数枚の該第1のグリーンシートと複数枚の該第4のグリーンシートを重ねた焼成処理で一体化させたものである。 A fourth ink jet printer head of the present invention that achieves the above object stacks and joins a plurality of first piezoelectric substrates having ink channel grooves formed on the upper surface, and the upper surface of the uppermost first piezoelectric substrate. A second piezoelectric substrate is bonded to the first piezoelectric substrate, and a first piezoelectric drive electrode corresponding to the bottom surface of the ink flow channel groove and an ink flow channel of the lower first piezoelectric substrate are provided in the first piezoelectric substrate. A second piezoelectric drive electrode corresponding to the groove and a third piezoelectric drive electrode positioned on the side of the ink flow path groove are formed, and the uppermost first electrode is formed in the second piezoelectric substrate. An inkjet printer head having a second piezoelectric drive electrode corresponding to the ink flow path groove of the piezoelectric substrate, wherein the first piezoelectric substrate includes a plurality of first green sheets made of piezoelectric powder; A notch serving as the ink flow path groove in a predetermined portion of the first green sheet And a plurality of second green sheets on which the electrode pattern of the third piezoelectric drive electrode is formed, and a plurality of electrodes on which the electrode pattern of the first piezoelectric drive electrode is formed on a predetermined portion of the first green sheet. A plurality of third green sheets and a plurality of fourth green sheets each having an electrode pattern of the second piezoelectric driving electrode formed on a predetermined portion of the first green sheet are integrated by a baking process. The second piezoelectric substrate is formed by integrating a plurality of the first green sheets and a plurality of the fourth green sheets by a baking process.
上記目的を達成する本発明の第5のインクジェットプリンタヘッドは、前記本発明の第1〜第4のインクジェットプリンタヘッドにおける圧電基板の接合に、焼成手段を用いたことである。 The fifth ink jet printer head of the present invention that achieves the above object is that a baking means is used for joining the piezoelectric substrates in the first to fourth ink jet printer heads of the present invention.
上記目的を達成する本発明の圧電基板の製造方法は、内部に圧電駆動電極を有する圧電基板の製造に際し、圧電粉末よりなり所定部に整列する複数の第1のスルーホールを形成した少なくとも1枚の第1のグリーンシートを、圧電粉末よりなり該第1のスルーホールのそれぞれに連通する複数の第2のスルーホールと該第2のスルーホールの形成部から延在し該圧電駆動電極の電極パターンを形成した複数枚の第2のグリーンシートに重ね、該複数枚の第2のグリーンシートを圧電粉末よりなる複数枚の第3のグリーンシートに重ねた焼成処理で、一体化された焼成体を形成する工程と、連通する該第1のスルーホールと第2のスルーホールの内壁に導電層を形成する工程と、該複数のスルーホールの整列方向に該焼成体を分割する工程を含むことである。 The method for manufacturing a piezoelectric substrate according to the present invention that achieves the above object is the method of manufacturing a piezoelectric substrate having a piezoelectric drive electrode therein, wherein at least one first through hole made of piezoelectric powder and formed in a predetermined portion is formed. A plurality of second through holes made of piezoelectric powder and communicating with each of the first through holes and an electrode of the piezoelectric drive electrode A fired body integrated by a firing process in which a plurality of second green sheets on which a pattern is formed are stacked and the second green sheets are stacked on a plurality of third green sheets made of piezoelectric powder. Forming a conductive layer on the inner walls of the first through hole and the second through hole communicating with each other, and dividing the fired body in the alignment direction of the plurality of through holes. It is.
前記本発明の第1のインクジェットプリンタヘッドは、第1の圧電基板と第2の圧電基板に形成した第1または第2の圧電駆動電極がインク流路溝を挟む構成であり、第1の圧電駆動電極と第2の圧電駆動電極を同期駆動させると、圧電基板に要求される変形量(インク流路溝圧縮量)は、片側駆動であった従来の圧電基板の1/2で済む。そのため、インク流路溝を接近させてもクロストークを防止できる。 In the first ink jet printer head of the present invention, the first or second piezoelectric drive electrode formed on the first piezoelectric substrate and the second piezoelectric substrate sandwiches the ink flow path groove, and the first piezoelectric printer head is formed. When the drive electrode and the second piezoelectric drive electrode are driven synchronously, the amount of deformation required for the piezoelectric substrate (ink channel groove compression amount) can be ½ that of a conventional piezoelectric substrate that is driven on one side. Therefore, crosstalk can be prevented even if the ink flow path grooves are brought close to each other.
前記本発明の第2のインクジェットプリンタヘッドは、第1の圧電駆動電極と第2の圧電駆動電極と一対の第3の圧電駆動電極が、インク流路溝の四方を囲むことで、本発明の第1のインクジェットプリンタヘッドにおける前記作用効果に加え、所定のインク流路溝に対応する第1および第2の駆動電極に同期させて一対の第3の圧電駆動電極を駆動させたとき、インク流路溝間における圧電基板の変形を積極的に抑制し、一層のクロストーク防止効果が生じる。 In the second ink jet printer head of the present invention, the first piezoelectric drive electrode, the second piezoelectric drive electrode, and the pair of third piezoelectric drive electrodes surround the four sides of the ink flow path groove. In addition to the effects of the first ink jet printer head, when the pair of third piezoelectric drive electrodes are driven in synchronization with the first and second drive electrodes corresponding to the predetermined ink flow path grooves, The deformation of the piezoelectric substrate between the road grooves is positively suppressed, and a further crosstalk preventing effect is produced.
前記本発明の第3のインクジェットプリンタヘッドは、左右方向および上下方向にインク流路溝を配設したいインクジェットプリンタヘッドに対応したものであり、そのような要望に対し本発明の第1のインクジェットプリンタヘッドの多層構成を合理化したものである。 The third ink jet printer head of the present invention corresponds to an ink jet printer head in which ink flow channel grooves are desired to be arranged in the left-right direction and the up-down direction, and in response to such a demand, the first ink jet printer of the present invention. This is a streamlined multilayer structure of the head.
従って、本発明の第3のインクジェットプリンタヘッドにおいて、インク流路溝を接近させて発生するクロストークの防止効果は、本発明の第1のインクジェットプリンタヘッドのそれと同等である。 Therefore, in the third ink jet printer head of the present invention, the effect of preventing crosstalk generated by bringing the ink flow path groove close is the same as that of the first ink jet printer head of the present invention.
前記本発明の第4のインクジェットプリンタヘッドは、左右方向および上下方向にインク流路溝を配設したいインクジェットプリンタヘッドに対応したものであり、そのような要望に対し本発明の第2のインクジェットプリンタヘッドの多層構成を合理化したものである。 The fourth ink jet printer head of the present invention corresponds to the ink jet printer head in which the ink flow path grooves are desired to be arranged in the left-right direction and the up-down direction. This is a streamlined multilayer structure of the head.
従って、本発明の第4のインクジェットプリンタヘッドにおいて、インク流路溝を接近させて発生するクロストークの防止効果は、本発明の第2のインクジェットプリンタヘッドのそれと同等である。 Therefore, in the fourth ink jet printer head of the present invention, the effect of preventing crosstalk generated by bringing the ink flow path groove close is the same as that of the second ink jet printer head of the present invention.
前記本発明の第5のインクジェットプリンタヘッドは、圧電基板の接合に焼成法を適用した構成であり、本発明の第1〜第4のインクジェットプリンタヘッドにおいて、接着剤を使用した接合により生じるインク流路溝の形状・体積・断面積をなくす効果がある。 The fifth ink jet printer head of the present invention has a configuration in which a baking method is applied to bonding of piezoelectric substrates, and in the first to fourth ink jet printer heads of the present invention, an ink flow generated by bonding using an adhesive is used. It has the effect of eliminating the shape, volume, and cross-sectional area of the road groove.
前記本発明の圧電基板の製造方法は、スルーホールの内壁に形成した導電層が、圧電駆動電極を駆動回路に接続する接続端子として使用可能である。従って、従来構成の圧電基板において圧電駆動電極の接続部が、圧電基板を所要寸法に切断後に形成されるため、インク流路溝より広ピッチとすることで必要となり、そのことによる圧電基板の大形化を不要にする。 In the method for manufacturing a piezoelectric substrate of the present invention, the conductive layer formed on the inner wall of the through hole can be used as a connection terminal for connecting the piezoelectric drive electrode to the drive circuit. Therefore, in the piezoelectric substrate having the conventional structure, the connecting portion of the piezoelectric drive electrode is formed after the piezoelectric substrate is cut to a required dimension, and therefore, it is necessary to make the pitch wider than the ink flow path groove. No need for shaping.
本発明によるインクジェットプリンタヘッドは、駆動時の干渉を低減またはなくすことで、クロストークを低減し、インク流路溝のピッチを狭めることが可能となり、さらにスルーホール内の導電層を外部接続端子とすることで、インクジェットプリンタヘッドを小形化させる。 The ink jet printer head according to the present invention can reduce or eliminate interference during driving, thereby reducing crosstalk and narrowing the pitch of the ink flow path groove. Further, the conductive layer in the through hole can be connected to the external connection terminal. By doing so, the ink jet printer head is miniaturized.
図1は本発明の第1と第2の実施例の説明図である。本発明の第1の実施例を簡略化して示す図1(a)において、インクジェットプリンタヘッド21は、圧電基板22の上面に圧電基板23の下面を接合してなり、圧電基板22と23は、圧電粉末を混合した複数枚のグリーンシートを焼成して一体化し、さらなる焼成処理で圧電基板22と23を接合したものである。
FIG. 1 is an explanatory diagram of the first and second embodiments of the present invention. In FIG. 1A, which shows the first embodiment of the present invention in a simplified manner, an
上面が平坦な圧電基板22内には、圧電基板23に形成したインク流路溝12に対応する複数の圧電駆動電極24が形成され、下面に複数(図は3本)のインク流路溝12が形成された圧電基板23内には、インク流路溝12の底面(図の上面)に対応する複数の圧電駆動電極25が形成されている。
A plurality of
圧電基板22と23は、それぞれ複数枚の圧電グリーンシートを重ねて焼成することで一体化し、圧電基板23のインク流路溝12は、グリーンシート焼成後の機械加工によって形成している。
The
かかるインクジェットプリンタヘッド21は、それぞれが複数の電極パターンで構成された圧電駆動電極24と25に、所定の同期駆動電圧を印加すると、圧電基板22と23には図中に破線で示す如く局部的に変形が発生し、対応するインク流路溝12を圧縮する。その結果、圧縮されたインク流路溝12に連通するノズルからインクが飛翔するようになる。ただし、従来の圧電基板10に比べて圧電基板22および23に発生させる変形量は、少なくて済むため、隣接するインク流路溝12に対する干渉が著しく低減される。
When a predetermined synchronous drive voltage is applied to the
次に、圧電基板22と23の具体的製造方法の実施例について説明する。ただし、圧電駆動電極24と25が同一形状の導体パターンで構成されている。圧電基板22と23の製造用として、圧電基板22および23の寸法より大判で厚さが約50μmの複数枚のグリーンシートは、粒径が約1.0mmのPNN系圧電粉末、例えばPb(Ni1/3 Nb2/3)O3 とPbTiO3とPbZrO3を、0.5:0.35:0.15の重量比で混合し、さらにPVB(有機バインダ:ポリビニルプチラール)とDBP(可塑剤:ジブビニルブチラール)およびエタノール(有機溶媒)を混合してスラリーとし、そのスラリーからドクターブレード法によって作成する。
Next, an example of a specific method for manufacturing the
かかるグリーンシートから所望寸法のグリーンシートを打抜き形成、例えば100mm角のグリーンシートを打抜き加工で作成する。100mm角のグリーンシートの一部はそのまま第1のグリーンシートとして使用するが、他のものは第2のグリーンシートとして表面に、Ag−Pペーストを使用したスクリーン印刷法で150μm幅の複数本の電極配線パターンを形成する。前記電極配線パターンは、圧電駆動電極24または25の一部となる。
A green sheet having a desired size is punched from the green sheet, for example, a 100 mm square green sheet is formed by punching. A part of the 100 mm square green sheet is used as it is as the first green sheet, while the other is used as the second green sheet on the surface by a screen printing method using Ag-P paste. An electrode wiring pattern is formed. The electrode wiring pattern becomes a part of the
圧電基板22は、それぞれ複数枚の第1のグリーンシートと第2のグリーンシートを重ねて焼成、例えば第1のグリーンシートを30枚重ね、その上に第2のグリーンシートを4枚重ね、さらにその上に第1のグリーンシート12枚重ね、約50MPaの押圧力を加え80℃,1時間の熱処理で一体化させる。
The
しかるのち、約500℃に加熱した電気炉に約4時間入れて脱脂処理(PVBを除去)し、さらに約1100℃に加熱した電気炉に約4時間入れ焼成処理したのち、所定寸法に切断すると、圧電基板22が完成する。
After that, degreasing treatment (removing PVB) in an electric furnace heated to about 500 ° C. for about 4 hours, and further firing in an electric furnace heated to about 1100 ° C. for about 4 hours, followed by cutting to a predetermined size Thus, the
圧電駆動電極25が圧電駆動電極24と同じ導体パターンの組み合わせである圧電基板23は、それぞれ複数枚の第1のグリーンシートと第2のグリーンシートを重ねて焼成、例えば第1のグリーンシートを14枚重ね、その上に第2のグリーンシートを4枚重ね、さらにその上に第1のグリーンシートを12枚重ねたのち、圧電基板22と同様な一体化処理と脱脂処理および焼成処理を行なう。
The
しかるのち、所定寸法に切断し、ダイシングソーにて幅200μmで深さが400μmのインク流路溝12を形成すると、圧電基板23が完成する。そこで、圧電基板22の上面と圧電基板23の下面(インク流路溝12形成面)を、それぞれ200μm程度研磨し平坦化させたのち、圧電基板22の上面に圧電基板23の下面を重ね合わせ、約1100℃で3時間の熱処理を施す。すると、圧電基板22と23は接合され、インクジェットプリンタヘッド21が完成する。
After that, when the
本発明の第2の実施例を簡略化して示す図1(b)において、インクジェットプリンタヘッド26は、圧電基板22の上面に圧電基板27の下面を接合してなり、圧電基板22と27は、圧電粉末を混合した複数枚のグリーンシートを焼成して一体化し、さらなる焼成処理で圧電基板22と27を接合したものである。
In FIG. 1B, which shows the second embodiment of the present invention in a simplified manner, the ink
上面が平坦な圧電基板22内には、圧電基板27に形成したインク流路溝12に対応する複数の圧電駆動電極24が形成され、下面に複数(図は3本)のインク流路溝12が形成された圧電基板27内には、インク流路溝12の底面(図の上面)に対応し、圧電駆動電極24と同一形状の導体パターンにてなる複数の圧電駆動電極25と、インク流路溝12の側方に対応する複数の圧電駆動電極28が形成されている。
A plurality of
圧電基板22と27は、それぞれ複数枚の圧電グリーンシートを重ねて焼成することで一体化し、圧電基板27のインク流路溝12は、グリーンシート焼成後の機械加工によって形成している。
The
かかるインクジェットプリンタヘッド26は、所定のインク流路溝12を囲む圧電駆動電極、即ち所定のインク流路溝12の上下に位置する圧電駆動電極24と25およびその側方に位置する一対の圧電駆動電極28に、所定の同期駆動電圧を印加すると、図中に破線で示す如く、圧電基板22と27は局部的に変形が発生し、対応するインク流路溝12を圧縮する。その結果、圧縮されたインク流路溝12に連通するノズルからインクが飛翔するようになる。
The ink
ただし、一対の圧電駆動電極28は、圧電駆動電極24による圧電基板22の変形を抑制する方向の電圧を印加する。その結果、従来の圧電基板10に比べて圧電基板22および27に発生させる変形量は少なくて済み、かつ、圧電駆動電極28が隣接するインク流路溝12への干渉を抑えるため、従来技術で問題となった干渉が確実に解消する。
However, the pair of
なお、インクジェットプリンタヘッド26において、圧電基板22は、インクジェットプリンタヘッド21のそれと同一方法で製造されるため説明を省略し、圧電基板27の具体的製造方法についてその実施例を説明する。
In the ink
圧電基板27の製造用として、圧電基板27の寸法より大判で厚さが約50μmの複数枚のグリーンシートは、粒径が約1.0mmのPNN系圧電粉末、例えばPb(Ni1/3 Nb2/3)O3 とPbTiO3とPbZrO3 を、0.5:0.35:0.15の重量比で混合し、さらにPVB(有機バインダ)とDBP(可塑剤)およびエタノール(有機溶媒)を混合してスラリーとし、そのスラリーからドクターブレード法によって作成する。
For the production of the
かかるグリーンシートから所望寸法のグリーンシートを打抜き形成、例えば100mm角のグリーンシートを打抜き加工で作成する。100mm角のグリーンシートの一部はそのまま第1のグリーンシートとして使用するが、他の一部は第2のグリーンシートとして表面に、Ag−Pペーストを使用したスクリーン印刷法で150μm幅の複数本の電極配線パターンを形成し、さらに他の一部は第3のグリーンシートとして表面に、Ag−Pペーストを使用したスクリーン印刷法で40μm幅の複数本の電極配線パターンを形成する。前記第2のグリーンシートの電極配線パターンは、圧電駆動電極25の一部となり、前記第3のグリーンシートの電極配線パターンは、圧電駆動電極28の一部となる。
A green sheet having a desired size is punched from the green sheet, for example, a 100 mm square green sheet is formed by punching. A part of the 100 mm square green sheet is used as it is as the first green sheet, while the other part is used as the second green sheet on the surface by a screen printing method using Ag-P paste. In addition, a plurality of electrode wiring patterns having a width of 40 μm are formed on the surface as a third green sheet by a screen printing method using an Ag—P paste. The electrode wiring pattern of the second green sheet becomes a part of the
圧電基板27は、それぞれ複数枚の第1のグリーンシートと第2のグリーンシートと第3のグリーンシートを重ねて焼成、例えば第1のグリーンシートを12枚重ね、その上に第3のグリーンシートを4枚重ね、その上に第2のグリーンシートを4枚重ね、さらに第1のグリーンシートを12枚重ね、約50MPaの押圧力を加え80℃,1時間の熱処理で一体化させる。
The
しかるのち、約500℃に加熱した電気炉に約4時間入れて脱脂処理(PVBを除去)し、さらに約1100℃に加熱した電気炉に約4時間入れ焼成処理し、所定寸法に切断したのち、ダイシングソーにて幅200μmで深さが400μmのインク流路溝12を形成すると、圧電基板23が完成する。
After that, degreasing treatment (removing PVB) for about 4 hours in an electric furnace heated to about 500 ° C., followed by baking in an electric furnace heated to about 1100 ° C. for about 4 hours, and cutting to a predetermined size. When the ink flow path groove 12 having a width of 200 μm and a depth of 400 μm is formed by a dicing saw, the
そこで、圧電基板22の上面と圧電基板27の下面(インク流路溝12形成面)を、それぞれ200μm程度研磨し平坦化させたのち、圧電基板22の上面に圧電基板27の下面を重ね合わせ、約1100℃で3時間の熱処理を施す。すると、圧電基板22と27は接合され、インクジェットプリンタヘッド26が完成する。
Therefore, the upper surface of the
図2は本発明の第3と第4の実施例の説明図である。本発明の第3の実施例を簡略化して示す図2(a)において、インクジェットプリンタヘッド31は、圧電基板22の上面に接着剤32を介して、圧電基板23の下面を接合してなり、圧電基板22と23は、圧電粉末を混合した複数枚のグリーンシートを焼成して一体化してなる。
FIG. 2 is an explanatory diagram of the third and fourth embodiments of the present invention. In FIG. 2A, which shows a simplified third embodiment of the present invention, an ink
前に説明したインクジェットプリンタヘッド21とインクジェットプリンタヘッド31は、圧電基板22と23を使用することで共通するが、その接合手段が異なる。即ち、インクジェットプリンタヘッド21は、圧電基板22と23を焼成接合させたのに対し、インクジェットプリンタヘッド31では接着剤32を使用する。
The ink
接着剤32には、従来のインクジェットプリンタヘッドにおける圧電基板10とインク流路板11の接合に使用する接着剤、即ちドライフィルムレジストと呼ばれるフィルム状の接着剤,液状レジスト,感光性ポリイミド等が使用できる。
As the adhesive 32, an adhesive used for joining the
圧電基板22と23の製造方法は、インクジェットプリンタヘッド21のそれらと同じである。そこで、接着剤32にドライフィルムレジストを使用した圧電基板22と23の接合方法の実施例を説明する。
The manufacturing method of the
露光しないと硬度が得られない接着剤(ドライフィルムレジスト)32は、圧電基板22の上面に搭載したのち、露光例えば100mj/cm2 の紫外線を照射したのち、接着剤32の上に圧電基板23を搭載し、適当な押圧力で圧電基板23を接着剤32に押し付けた状態で、150℃で1時間程度の熱圧着を施す。ただし、圧電基板23はインク流路溝12の形成下面が接着剤32に接する。
An adhesive (dry film resist) 32 that does not have a hardness unless exposed to light is mounted on the upper surface of the
かかるインクジェットプリンタヘッド31は、前出のインクジェットプリンタヘッド21と同様に使用し、従来技術で問題となった干渉を著しく低減可能にする。
The ink
本発明の第3の実施例を簡略化して示す図2(b)において、インクジェットプリンタヘッド36は、圧電基板22の上面に接着剤32を介して、圧電基板23の下面を接合してなり、圧電基板22と23は、圧電粉末を混合した複数枚のグリーンシートを焼成して一体化してなる。
In FIG. 2B, which shows a simplified third embodiment of the present invention, an ink
前に説明したインクジェットプリンタヘッド26とインクジェットプリンタヘッド36は、圧電基板22と27を使用することで共通するが、その接合手段が異なる。即ち、インクジェットプリンタヘッド26は、圧電基板22と27を焼成接合させたのに対し、インクジェットプリンタヘッド36では接着剤32を使用する。
The ink
インクジェットプリンタヘッド31と同じく接着剤32には、例えばドライフィルムレジストを使用し、その接合方法はインクジェットプリンタヘッド31と同一方法とする。
かかるインクジェットプリンタヘッド36は、前出のインクジェットプリンタヘッド26と同様に使用し、従来技術で問題となった干渉をなくすことが可能になる。
As with the
Such an ink
図3は本発明の第5の実施例の説明図であり、インクジェットプリンタヘッド41は、一対の圧電基板42-1と42-2および圧電基板43を重ねた状態で、接着剤32-1と32-2を使用し接合してなる。ただし、圧電基板42-1と42-2および43は、圧電粉末を混合した複数枚のグリーンシートを焼成して一体化してなる。
FIG. 3 is an explanatory view of a fifth embodiment of the present invention. The ink
上面に複数(図は4本)のインク流路溝12が形成された圧電基板42-1と42-2は、それらの基板内に、インク流路溝12のそれぞれの底面に対応する複数の圧電駆動電極44と、下位基板のインク流路溝12に対応する複数の圧電駆動電極45が形成され、圧電基板42-1より上位の圧電基板42-2のインク流路溝12を塞ぐ圧電基板43内には、そのインク流路溝12のそれぞれに対応する複数の駆動電極46が形成されている。
Piezoelectric substrates 42 -1 and 42 -2 having a plurality (four in the figure) of ink
かかるインクジェットプリンタヘッド41において、圧電基板42-1と42-2および43の製造方法、特に圧電駆動電極44と45と46およびインク流路溝12の形成方法は、インクジェットプリンタヘッド21の圧電基板22および23のそれらと同一であり、接着剤32-1にて圧電基板42-1と42-2を接合する方法と、接着剤32-2にて圧電基板42-2と43を接合する方法は、インクジェットプリンタヘッド31において、圧電基板22と23を接合する方法と同一である。
In such an ink
ただし、インクジェットプリンタヘッド41における基板間接合に使用する接着剤32-1と32-2の露光処理前の貼着は、一対の接合面のうちインク流路溝12が形成されない面、即ち接着剤32-1は圧電基板42-2の下面に貼着して露光処理(硬化処理)し、接着剤32-2は圧電基板43の下面に貼着して露光処理(硬化処理)する。
However, the
かかるインクジェットプリンタヘッド41は、二色印刷を可能にする構成であり、前出のインクジェットプリンタヘッド21と同様に駆動せしめ、従来技術で問題となった干渉を著しく低減可能にする。
The ink
図4は本発明の第6の実施例の説明図であり、インクジェットプリンタヘッド48は、一対の圧電基板49-1と49-2および圧電基板43を重ねた状態で、接着剤32-1と32-2を使用し接合してなる。ただし、圧電基板49-1と49-2は、圧電粉末を混合した複数枚のグリーンシートを焼成して一体化してなる。
FIG. 4 is an explanatory view of a sixth embodiment of the present invention. The ink
上面に複数(図は4本)のインク流路溝12が形成された圧電基板49-1と49-2は、それらの基板内に、インク流路溝12のそれぞれの底面に対応する複数(図は4組)の圧電駆動電極44と、下位基板のインク流路溝12に対応する複数(図は4組)の圧電駆動電極45と、インク流路溝12の両側に位置する複数(図は6組)の駆動電極50が形成されている。
かかるインクジェットプリンタヘッド48において、圧電基板49-1と49-2および43の製造方法、特に駆動電極44と45と46と50およびインク流路溝12の形成方法は、インクジェットプリンタヘッド26の圧電基板22および27のそれらと同一であり、接着剤32-1および32-2にて圧電基板間を接合させる方法は、インクジェットプリンタヘッド41において、圧電基板42-1と42-2および42-2と43を接合する方法と同一である。
In such an ink
かかるインクジェットプリンタヘッド48は、インクジェットプリンタヘッド41と同じく二色印刷を可能にする構成であり、前出のインクジェットプリンタヘッド36と同様に駆動せしめ、従来技術で問題となった干渉をなくすことが可能になる。
The ink
図5は本発明の第7の実施例の説明図であり、インクジェットプリンタヘッド51は、4枚の圧電基板49-1と49-2と49-3と49-4および圧電基板43を重ねた状態で、接着剤32-1と32-2と32-3と32-4を使用し接合してなる。ただし、4枚の圧電基板49-1〜49-4は、圧電粉末を混合した複数枚のグリーンシートを焼成して一体化してなる。
Figure 5 is an explanatory view of a seventh embodiment of the present invention, an
かかるインクジェットプリンタヘッド51において、圧電基板43と49-1〜49-4の製造方法およびそれらの接合方法は、前出の実施例と同一のため省略するが、4枚の圧電基板49-1〜49-4を重ねたのは、黒の単色印刷とフルカラー印刷を可能にするためであり、例えは最上位のインク流通路12に黒色インクを供給するとき、2段目以下の3段のインク流路溝12には、赤色インク,青色インク,黄色インクの中から一色を段別に特定し供給することになる。
In such an ink
かかるインクジェットプリンタヘッド51は、前出のインクジェットプリンタヘッド21と同様に駆動せしめ、従来技術で問題となった干渉を著しく低減可能にし、かつ、黒の単色印刷とフルカラー印刷を可能にする。
The ink
図6は本発明の第8の実施例に使用するグリーンシートの説明図、図7と図8は本発明の第8の実施例の説明図である。図6において、発明の第8の実施例によるインクジェットプリンタヘッドには、所定部(図は所定の4箇所)に複数個(図は5個)のスルーホール62が整列する圧電グリーンシート61-1と、所定部に複数個のスルーホール62が整列し、かつ、複数(図は4本)の圧電駆動電極構成用短冊形導体パターン63-1が形成された圧電グリーンシート61-2と、所定部に複数個のスルーホール62が整列し、かつ、圧電駆動電極構成用角形導体パターン63-2が形成された圧電グリーンシート61-3と、単なる圧電グリーンシート61-4を使用する。
FIG. 6 is an explanatory view of a green sheet used in the eighth embodiment of the present invention, and FIGS. 7 and 8 are explanatory views of the eighth embodiment of the present invention. In FIG. 6, an inkjet printer head according to an eighth embodiment of the invention has a piezoelectric green sheet 61 -1 in which a plurality (five in the figure) of through
グリーンシート61-1〜61-3におけるスルーホール62の所定部は、グリーンシート61-1〜61-3を重ねたとき連通する位置であり、導体パターン63-1はグリーンシート61-2の同一所定部に形成されたスルーホール62の中の複数個(図は整列する5個の中で左端から4個)のスルーホール62から手前に延在し、導体パターン63-2は4本の導体パターン63-1に対応し、かつ、所定(図は整列する5個の中の右端)のスルーホール62に連通する。
Predetermined portion of the through
グリーンシート61-1〜61-4は、粒径が約1.0mmのPNN系圧電粉末、例えばPb(Ni1/3 Nb2/3)O3 とPbTiO3とPbZrO3 を、0.5:0.35:0.15の重量比で混合し、さらにPVB(有機バインダ)とDBP(可塑剤)およびエタノール(有機溶媒)を混合してスラリーとし、そのスラリーからドクターブレード法によってシート状とし、所望寸法に切断して所望枚数のグリーンシート61-4を作成する。グリーンシート61-1は、グリーンシート61-4にスルーホール62を形成してなり、グリーンシート61-2は、グリーンシート61-4にスルーホール62と導体パターン63-1を形成してなり、グリーンシート61-3は、グリーンシート61-4にスルーホール62と導体パターン63-2を形成してなる。
The green sheets 61 -1 to 61 -4 are made of PNN piezoelectric powder having a particle size of about 1.0 mm, for example, Pb (Ni 1/3 Nb 2/3 ) O 3 , PbTiO 3 and PbZrO 3 , 0.5: It is mixed at a weight ratio of 0.35: 0.15, further PVB (organic binder), DBP (plasticizer) and ethanol (organic solvent) are mixed to form a slurry, and the slurry is made into a sheet by the doctor blade method, and cut into desired size to create the green sheet 61 -4 desired number. Green sheet 61 -1 is made by forming a through
導体パターン63-1と63-2は、Ag−Pdペーストを印刷しそれを乾燥させたものである。そして、同一グリーンシート61-2の複数の導体パターン63-1は、圧電基板として完成したとき個々が別のインク流路溝に対応し、圧電基板の駆動時には電源装置のプラス電圧端子が印加されるようになるのに対し、導体パターン63-2は複数のインク流路溝に対応し、圧電基板の駆動時には電源装置のアース端子またはマイナス端子に接続されるようになる。 The conductor pattern 63 -1 and 63 -2, in which print the Ag-Pd paste was dried it. Then, a plurality of conductor patterns 63 -1 of the same green sheet 61 -2 individual when completed as a piezoelectric substrate corresponds to a different ink flow path grooves, the positive voltage terminal of the power supply is applied at the time of driving the piezoelectric substrate On the other hand, the conductor pattern 63 -2 corresponds to a plurality of ink flow path grooves, and is connected to the ground terminal or the minus terminal of the power supply device when the piezoelectric substrate is driven.
図7において、グリーンシート積層体66は、複数枚(図は7枚)のグリーンシート61-4を重ねた上に、グリーンシート61-3と61-2を交互に複数枚(図は4枚)ずつ重ね、その上に少なくとも1枚のグリーンシート61-1を重ねる。
7, the
次いで、約10MPaの押圧力を加え60℃で5分間の処理で、重ねられたグリーンシート61-1〜61-4を一体化させてから、約1000℃で10時間の焼成処理を施したのち、無電解めっきでスルーホール62の内壁にNiの導電層67を形成してなる。
Next, after applying a pressing force of about 10 MPa and integrating the stacked green sheets 61 -1 to 61 -4 by a treatment at 60 ° C. for 5 minutes, a firing treatment at about 1000 ° C. for 10 hours is performed. A
なお、導電層67を形成させるとき焼成済みグリーンシート積層体66の上面にもNi層が被着するようになるが、そのNi層は研磨処理で除去したのち、図中の矢印付きの線に沿ってダイシングソーで切断、即ちスルーホール62の整列線に沿う切断と、左右の不要部を除去する切断と、左右に中央部で二分割する切断処理を行なう。
Note that when the
その結果、焼成したグリーンシート積層体66からは、図8に示す圧電基板71が4個取得できる。図8において、(a)は前面から見た斜視図、(b)は後面から見た斜視図であり、前出の圧電基板22に相当する圧電基板71の前面には、インク流路溝に対応する駆動電極群(図は4組の圧電駆動電極)72の端面が露呈し、後面には、駆動電極に電圧を付与する接続端子73-1と73-2と73-3と73-4および73-5が露呈する。
As a result, four
接続端子73-1〜73-5は導電層67の一部、即ちグリーンシート積層体66の前記切断で二分割された導電層67の片側である。そして、図6に示す導体パターン63-1の後端部が接続する接続端子73-1〜73-4は、図示しない電源装置の圧電基板駆動用プラス端子に接続し、図6に示す導体パターン63-2の後端部が接続する接続端子73-5は、図示しない電源装置のアース端子または圧電基板駆動用マイナス端子に接続し、圧電基板71が駆動される。
The connection terminals 73 -1 to 73 -5 are part of the
かかる圧電基板71は、電源装置に対する接続端子73-1〜73-5が、インク流路溝と同じピッチで形成されているため、図15に示す従来の圧電基板10より小形化できる。
なお、本発明の第5,第6,第7の実施例において圧電基板間の接合に、接着剤を使用している。しかし、本発明の第1および第2の実施例において説明した如く、圧電基板間は接着剤を使用しない焼成接合が可能である。従って、本発明の第5,第6,第7の実施例構成から接着剤をなくすことができる。
The
In the fifth, sixth and seventh embodiments of the present invention, an adhesive is used for bonding between the piezoelectric substrates. However, as described in the first and second embodiments of the present invention, it is possible to perform fired bonding without using an adhesive between the piezoelectric substrates. Accordingly, the adhesive can be eliminated from the configurations of the fifth, sixth and seventh embodiments of the present invention.
10-1,10-2,10-3,61-1,61-2,61-3,61-4 グリーンシート
12 インク流路溝
16-1,16-2,63-1,63-2 圧電駆動電極用の導体パターン
21,26,31,36,41,48,51 インクジェットプリンタヘッド
22,23,27,42-1,42-2,49-1,49-2,49-3,49-4,71圧電基板
24,25,28,44,45,46,50 圧電駆動電極
32,32-1,32-2 接着剤
62 スルーホール
67 スルーホール内の導体層
73-1,73-2,73-3,73-4,73-5 圧電基板の接続端子
10 −1 , 10 −2 , 10 −3 , 61 −1 , 61 −2 , 61 −3 , 61 −4
Claims (3)
前記第1の圧電基板が、圧電粉末よりなる複数枚の第1のグリーンシートと、前記第1のグリーンシートの所定部に前記第1の圧電駆動電極の電極パターンが形成された複数枚の第2のグリーンシートと、前記第1のグリーンシートの所定部に前記インク流路溝となる切り欠きおよび前記第3の圧電駆動電極の電極パターンが形成された複数枚の第3のグリーンシートを重ねた焼成処理で一体化させたものであり、
前記第2の圧電基板が、複数枚の前記第1のグリーンシートと、前記第1のグリーンシートの所定部に前記第2の圧電駆動電極の電極パターンが形成された複数枚の第4のグリーンシートを重ねた焼成処理で一体化させたものであること、
を特徴とするインクジェットプリンタヘッド。 The lower surface of the first piezoelectric substrate on which the ink flow path grooves are formed, is bonded the upper surface of the second piezoelectric substrate, a first piezoelectric substrate, a corresponds to a bottom surface of said ink flow path grooves 1 a piezoelectric drive electrode located on the side of said ink flow path grooves, the third piezoelectric drive electrodes to deform the inhibit direction deformation of the second piezoelectric substrate by at least a second piezoelectric driving electrodes are formed , wherein the second piezoelectric substrate, said second piezoelectric driving electrodes corresponding to the ink flow path groove is formed, the first piezoelectric drive electrode positioned vertically across said ink flow path grooves and As a result of compressing the ink flow path groove in the vertical direction by deforming the first piezoelectric substrate and the second piezoelectric substrate by applying a voltage to the second piezoelectric drive electrode, the compressed ink flow path groove ink flies from a nozzle communicating with the ink-jet pre A Taheddo,
Said first piezoelectric substrate, a first green sheet of the plurality sheets made of piezoelectric powder, a plurality electrode patterns of the first piezoelectric drive electrode is formed in a predetermined portion of the first green sheet the overlapping and second green sheets, the first green plurality of third green sheets on which the electrode pattern of the ink flow path grooves to become notch and said third piezoelectric drive electrode is formed in a predetermined portion of the sheet Integrated by firing process,
Said second piezoelectric substrate, a plurality of the first green sheets, the first green sheets plurality of fourth green electrode pattern of the second piezoelectric driving electrodes formed on a predetermined portion of The sheet must be integrated by baking process,
Inkjet printer head characterized by the above.
前記第1の圧電基板が、圧電粉末よりなる複数枚の第1のグリーンシートと、前記第1のグリーンシートの所定部に前記インク流路溝となる切り欠きおよび前記第3の圧電駆動電極の電極パターンが形成された複数枚の第2のグリーンシートと、前記第1のグリーンシートの所定部に前記第1の圧電駆動電極の電極パターンが形成された複数枚の第3のグリーンシートと、前記第1のグリーンシートの所定部に前記第2の圧電駆動電極の電極パターンが形成された複数枚の第4のグリーンシートを重ねた焼成処理で一体化させたものであり、
前記第2の圧電基板が、複数枚の前記第1のグリーンシートと複数枚の前記第4のグリーンシートを重ねた焼成処理で一体化させたものであること、
を特徴とするインクジェットプリンタヘッド。 By bonding stacked plurality of first piezoelectric substrate in which the ink flow path grooves are formed on the upper surface, the ink flow path grooves on the stacked direction is more disposed, an upper surface of said first piezoelectric substrate topmost second piezoelectric substrate is joined to, the said respective first piezoelectric substrate, a first piezoelectric driving electrodes corresponding to the bottom surface of the ink flow path grooves are formed on the first piezoelectric substrate, a second piezoelectric driving electrodes, wherein in correspondence with the bottom first piezoelectric drive electrode is formed corresponding to the ink flow path grooves of the other of the first piezoelectric substrate to be overlaid to the lower than the first piezoelectric substrate is located on the side of the ink flow path grooves are the third piezoelectric drive electrodes to deform at least suppress facing the deformation of the said by the second piezoelectric driving electrode and the second piezoelectric substrate is formed, wherein the second piezoelectric substrate, a first piezoelectric substrate of the uppermost A second piezoelectric drive electrode is formed corresponding to the ink flow path grooves, by applying a voltage to the first piezoelectric drive electrode and the second piezoelectric drive electrode positioned vertically across said ink flow path grooves An ink jet printer head in which the first piezoelectric substrate and the second piezoelectric substrate are deformed to compress the ink flow channel groove in the vertical direction, so that ink is ejected from a nozzle communicating with the compressed ink flow channel groove. Because
It said first piezoelectric substrate, a plurality of first green sheets made of piezoelectric powder, the first serving as the ink flow path grooves to a predetermined portion of the green sheet notch and said third piezoelectric driving electrodes a second green sheet of a plurality of electrode patterns are formed, and the first said to a predetermined portion of the green sheet a first piezoelectric driving a plurality of third electrode pattern is formed of an electrode of the green sheet, are those that are integrated in the sintering process of repeating the first green sheet of a predetermined portion on the second fourth plurality of electrode patterns are formed of a piezoelectric drive electrode of the green sheet,
Said second piezoelectric substrate, in which are integrated in the sintering process of repeated a plurality of the first green sheet and the plurality of the fourth green sheet,
Inkjet printer head characterized by the above.
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