JPH0796301B2 - Ceramic inkjet head and method of manufacturing the same - Google Patents
Ceramic inkjet head and method of manufacturing the sameInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、各種のプリンタやファクシミリ装置におい
て使用されるインクジェットヘッドとその製造方法に関
し、特に、電気機械変換材料を用いてインクにパルス圧
力を作用させ、インク噴射を行うドロップオンディマン
ド型のインクジェットヘッドとその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inkjet head used in various printers and facsimile machines and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a pulse pressure applied to ink using an electromechanical conversion material. The present invention relates to a drop-on-demand type ink jet head that is caused to act and eject ink, and a manufacturing method thereof.
(従来の技術) オンディマンド型インクジェットにおいてインクにパル
ス圧力を作用させる方法としては、ダイヤフラム方式が
広く知られている。すなわち、インクジェットヘッド内
にあるインク室の壁を構成している金属もしくはガラス
等の板に、矩形もしくは円形に形成された平板状の電気
機械変換素子を貼り付けてダイヤフラムを形成する。前
記電気機械変換素子を、その厚み方向への電圧印加によ
り面方向に収縮変形させると、ダイヤフラムを形成して
いるインク室の壁はインク室内に向って湾曲する。その
結果、パルス圧力が作用してインク室内のインクはイン
ク室外に押し出される。(Prior Art) A diaphragm method is widely known as a method of applying pulse pressure to ink in an on-demand type inkjet. That is, a flat plate-shaped electromechanical conversion element formed in a rectangular shape or a circular shape is attached to a plate such as metal or glass forming the wall of the ink chamber in the inkjet head to form a diaphragm. When the electromechanical conversion element is contracted and deformed in the surface direction by applying a voltage in the thickness direction, the wall of the ink chamber forming the diaphragm bends toward the ink chamber. As a result, the pulse pressure acts and the ink in the ink chamber is pushed out of the ink chamber.
(発明が解決しようとする問題点) 前記のパルス圧力発生手段においては、電気機械変換素
子をインク室壁の所定の位置に精密にかつ十分な接着強
度をもって貼り付けることが重要である。しかし、電気
機械変換素子はインク室の壁の外側に固定させるため、
壁の内側のインク室に対応した位置に電気機械変換素子
を精度よく固定することは困難であった。また、接着部
分の接着層の厚みや接着強度を常に指定範囲内に再現す
るために厳しい工程管理が実施されるが、それでも接着
状態のばらつきによるインク噴射特性のばらつきを押え
ることは困難であり、このような接着工程は除去するこ
とが強く望まれていた。(Problems to be Solved by the Invention) In the pulse pressure generating means, it is important to attach the electromechanical conversion element to a predetermined position of the ink chamber wall precisely and with sufficient adhesive strength. However, since the electromechanical conversion element is fixed to the outside of the ink chamber wall,
It was difficult to accurately fix the electromechanical conversion element at a position corresponding to the ink chamber inside the wall. Further, strict process control is carried out in order to always reproduce the thickness and adhesive strength of the adhesive layer of the adhesive portion within the specified range, but it is still difficult to suppress the variation in the ink ejection characteristics due to the variation in the adhesive state, It has been strongly desired to remove such an adhesion process.
また、前記のパルス圧力発生手段によりインクに作用す
る圧力やノズルから噴射するインクの体積は電気機械変
換素子に印加する電圧値に依存している。従来のオンデ
ィマンド型インクジェットヘッドにおいては、十分な大
きさの圧力をインクに作用させ必要なインク体積をノズ
ルより噴射させるために、印加パルスの電圧値は50Vな
いし300Vといった高い値にする必要があった。しかし、
駆動回路の高信頼化あるいは低価格化という観点からは
50V以下の低電圧化が強く望まれていた。Further, the pressure acting on the ink by the pulse pressure generating means and the volume of the ink ejected from the nozzle depend on the voltage value applied to the electromechanical conversion element. In the conventional on-demand type inkjet head, the voltage value of the applied pulse needs to be as high as 50V to 300V in order to apply a sufficiently large pressure to the ink and eject the required ink volume from the nozzle. . But,
From the viewpoint of high reliability or low price of the drive circuit
It was strongly desired to reduce the voltage to 50 V or less.
前記低電圧化を実現するものとして、厚みを薄くし厚み
方向の電極間隔を狭めた電気機械変換素子を厚み方向に
多数積層した、いわゆる積層アクチュエータが知られて
いる。この積層アクチュエータをインク室の壁の外部に
接着することにより低電圧駆動が可能なドロップオンデ
ィマンド型インクジェットヘッドの実現が期待される
が、この場合でも、インク室形状に対して定められた接
着位置に積層アクチュエータを常に精度よく固定するこ
との困難性や、接着状態に依存したインク噴射特性のば
らつきといった問題は未解決のままであった。As a means for realizing the low voltage, a so-called laminated actuator is known in which a large number of electromechanical conversion elements having a small thickness and a narrow electrode interval in the thickness direction are laminated in the thickness direction. By adhering this laminated actuator to the outside of the wall of the ink chamber, it is expected to realize a drop-on-demand type ink jet head that can be driven at a low voltage. The problems such as the difficulty of always fixing the laminated actuator with high accuracy and the variation in the ink ejection characteristics depending on the bonding state remain unsolved.
(問題点を解決するための手段) 本願第1の発明によれば、電気機械変換特性を有するセ
ラミック材料からなり、内部にインク供給口から圧力室
を通ってノズルに連通するインク流路が形成されたセラ
ミックインクジェットヘッドであって、複数のインク流
路よりなり、いずれのインク流路もインク流路に平行か
つ圧力室の壁を構成するセラミック体の厚み方向に一定
間隔にて配置された平面状電極を前記セラミック体の外
表面に外部電極として1枚、内部に内部電極として少な
くとも2枚有しており、外部電極および外表面側から数
えて偶数番目の内部電極よりなる第1の電極群は電極端
子部を介して第1のスルーホールに、外表面側から数え
て奇数番目の内部電極よりなる第2の電極群(電極が1
枚の場合も含む)は電極端子部を介して第2のスルーホ
ールに接続され、第1もしくは第2の電極群のいずれか
一方は同一平面状に存在する電極が引き出し電極によっ
て接続された形状の電極よりなり、電極を挟んで隣接し
たセラミック体は厚み方向に互いに180゜逆に分極され
ていることを特徴としたセラミックインクジェットヘッ
ドが得られる。(Means for Solving the Problems) According to the first invention of the present application, an ink flow path is formed which is made of a ceramic material having electromechanical conversion characteristics and which communicates with the nozzle from the ink supply port through the pressure chamber. Of a plurality of ink flow paths, each ink flow path being parallel to the ink flow path and arranged at regular intervals in the thickness direction of the ceramic body forming the wall of the pressure chamber. A first electrode group having one shaped electrode on the outer surface of the ceramic body as an outer electrode and at least two inner electrodes on the inside, and comprising an outer electrode and an even numbered inner electrode counted from the outer surface side. Through the electrode terminal portion into the first through hole, and into the second electrode group (where the electrode is 1
(Including the case of one sheet) is connected to the second through hole through the electrode terminal portion, and either one of the first or second electrode group has a shape in which electrodes existing in the same plane are connected by the extraction electrode. A ceramic ink jet head is obtained which is characterized in that the ceramic bodies which are made of the above electrodes and which are adjacent to each other with the electrodes sandwiched therebetween are polarized by 180 ° opposite to each other in the thickness direction.
また、本願第2の発明によれば、感光性樹脂シートをイ
ンク供給口から圧力室を通ってノズルに連通するインク
流路の平面形状に合わせて成形し空孔母型を作成する工
程と、電気機械変換特性を有するセラミック材料から成
るグリーンシート上に電極端子部を有する引出し電極を
持った第1の電極を導電ペーストを用いて形成し第1電
極グリーンシートとする工程と、前記グリーンシート上
に電極端子部を有する引出し電極を持った第2の電極を
導電ペーストを用いて形成し第2電極グリーンシートと
する工程と、前記第1及び第2電極グリーンシートの前
記2種類の電極端子部の中央及び前記中央に相当する位
置に第1および第2のスルーホールを形成する工程と、
少なくとも1枚のグリーンシート上に前記空孔母型を、
前記空孔母型上に電極のない面が空孔母型に接し、かつ
圧力室が形成される位置に電極が配置されるように前記
第1及び第2電極グリーンシートを交互に少なくとも3
層以上積層し、圧着して積層体を形成する工程と、前記
電極端子部に形成された前記第1および第2のスルーホ
ールに導電ペーストを充填しそれぞれ前記第1の電極は
第1のスルーホールと、前記第2の電極は第2のスルー
ホールと接続する工程と、前記積層体を酸化雰囲気中で
焼結することで空孔母型を分解消失させて空孔とする工
程と、前記スルーホール内に形成された電極間に電圧を
印加し前記第1及び第2の電極の間の前記セラミック材
料を前記第1及び第2の電極の一方から他方に向けて前
記電極に垂直な方向に分極させる工程とから成ることを
特徴としたセラミックインクジェットヘッドの製造方法
が得られる。According to the second invention of the present application, a step of forming a photosensitive resin sheet in accordance with a planar shape of an ink flow path communicating from an ink supply port to a nozzle through a pressure chamber to form a hole master block, Forming a first electrode having a lead electrode having an electrode terminal portion using a conductive paste on a green sheet made of a ceramic material having electromechanical conversion characteristics to form a first electrode green sheet; Forming a second electrode having a lead-out electrode having an electrode terminal portion on the second electrode using a conductive paste to form a second electrode green sheet; and the two types of electrode terminal portions of the first and second electrode green sheets. Forming the first and second through holes at the center of and the position corresponding to the center,
The hole matrix on at least one green sheet,
At least 3 of the first and second electrode green sheets are alternately arranged so that a surface having no electrode on the hole master is in contact with the hole master and the electrode is arranged at a position where the pressure chamber is formed.
A step of stacking more than one layer and press-bonding to form a stacked body; filling the first and second through holes formed in the electrode terminal portion with a conductive paste; A step of connecting the hole and the second electrode to a second through hole; and a step of sintering the laminated body in an oxidizing atmosphere to decompose and eliminate the hole matrix to form a hole. A voltage is applied between the electrodes formed in the through hole so that the ceramic material between the first and second electrodes is directed from one of the first and second electrodes to the other perpendicular to the electrodes. The method for manufacturing a ceramic ink jet head is characterized by comprising the steps of:
(作用) 本願発明によれば、セラミックグリーンシートと空孔母
型とを積層してインクジェットヘッドを作成する過程
で、電極パターンを形成したセラミックグリーンシート
を多数積層することにより、低電圧駆動が可能な積層ア
クチュエータを一体に内蔵したインクジェットヘッドを
得ることができる。内蔵された積層アクチュエータは、
インク室の壁と一体となってパルス圧力発生用のダイヤ
フラムを形成する。このような構造のダイヤフラムは、
応答性が極めて速くなり、圧力パルスも強力なものが得
られるため、インクジェット動作の高速化および安定化
のために極めて有効であることが確認された。さらに、
積層アクチュエータを一体に内蔵させることにより、接
着状態のばらつきとか接着位置のずれ等の問題を考慮す
る必要が殆んどなくなり、インク噴射特性が揃ったイン
クジェットヘッドを得ることが可能になった。(Operation) According to the present invention, low voltage driving is possible by stacking a large number of ceramic green sheets having electrode patterns in the process of forming an inkjet head by stacking ceramic green sheets and hole masters. It is possible to obtain an ink jet head integrally incorporating such a laminated actuator. The built-in laminated actuator is
A diaphragm for generating pulse pressure is formed integrally with the wall of the ink chamber. The diaphragm with such a structure
It has been confirmed that the response is extremely fast and the pressure pulse is strong, which is extremely effective for speeding up and stabilizing the inkjet operation. further,
By incorporating the laminated actuator integrally, it is almost unnecessary to consider the problems such as the variation of the adhesion state and the deviation of the adhesion position, and it becomes possible to obtain an inkjet head having uniform ink ejection characteristics.
(実施例) 以下に、この発明について図面を参照しながら詳細に説
明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1図は、本願第1の発明によるセラミックインクジェ
ットヘッドの一実施例の部分断面図を含む斜視図であ
る。インクは、図示されていない外部インク溜めより導
管等によって接続口105に導かれ、共通インク室104を経
てインク供給口101、圧力室102を通ってノズル103より
外部に噴射される。この実施例では、共通インク室104
よりノズル103に至るインク経路が4本平行に形成され
た4ノズルヘッドが示されているが、ノズル数の選択は
所要の記録速度を満足するように任意に行なわれる。こ
のインクジェットヘッドは電極材料を除いて全体が電気
機械変換特性を有するセラミック材料から成っている。
第1図では、ヘッドは薄いセラミック板の積層構造を有
することが示されており、電気機械変換特性を有する複
数種のセラミック材料を用いて複合化することができ
る。全体を同一のセラミック材料で構成した場合は、各
層間のセラミック材料間の境界は一体化して識別できな
い。第1図において、圧力室102の上側の壁は複数のセ
ラミック層106から成っている。この実施例では4層の
場合を示してあるが、これに限定されるものではなく、
層の厚みや電極面積に応じて積層数は任意に選択され
る。各セラミック層106の上面には電極が形成されてい
る。これらの電極は、圧力室102の壁を変形させるため
の駆動電極107と、前記駆動電極107を図示されていない
駆動回路に接続するための引き出し電極とから成ってい
る。駆動電極107はどのセラミック層106の表面において
も、全く同一のパターンで形成され、上下方向に重なる
ように配置されている。一方、前記引き出し電極は奇数
層との間ではそれぞれ第2図(a)および(b)に示し
たように異なっている。すなわち、圧力室員102に近い
側から数えて第1層目および第3層目の電極パターンは
第2図(a)に示すように、各駆動電極107を電気的に
接続しさらに外部駆動回路に接続するための引き出し電
極108および109を有するものになっている。また、第2
図(b)は第2層目および第4層目の電極パターンを示
したもので、駆動電極107より個々に外部駆動回路に接
続するための引き出し電極110が伸びた形状になってい
る。第2図で示した2つの電極パターンは、第3図に示
すように、交互に上下方向に積層される。奇数層および
偶数層の電極はそれぞれ引き出し線109および110の先端
の電極端子部111および112において電気的に接続されて
いる。この接続は本実施例においては次のように積層方
向に行なわれる。すなわち、電極端子部111および112に
は中央部分にセラミック層を貫通するスルーホール113
を形成しておき、これらをセラミック層の積層体を焼結
する前か焼結した後に前記スルーホールに導電ペースト
を充填することにより電気的な接続を得ている。FIG. 1 is a perspective view including a partial sectional view of an embodiment of a ceramic ink jet head according to the first invention of the present application. Ink is guided from an external ink reservoir (not shown) to the connection port 105 by a conduit or the like, and is ejected from the nozzle 103 through the common ink chamber 104, the ink supply port 101 and the pressure chamber 102. In this embodiment, the common ink chamber 104
Although a four-nozzle head in which four ink paths reaching the nozzles 103 are formed in parallel is shown, the number of nozzles is arbitrarily selected so as to satisfy the required recording speed. Except for the electrode material, the inkjet head is entirely made of a ceramic material having electromechanical conversion characteristics.
In FIG. 1, the head is shown to have a laminated structure of thin ceramic plates, and can be composited using a plurality of types of ceramic materials having electromechanical conversion characteristics. When the whole is made of the same ceramic material, the boundaries between the ceramic materials between the layers cannot be integrally identified. In FIG. 1, the upper wall of the pressure chamber 102 comprises a plurality of ceramic layers 106. Although this embodiment shows the case of four layers, the present invention is not limited to this.
The number of stacked layers is arbitrarily selected according to the thickness of the layers and the electrode area. Electrodes are formed on the upper surface of each ceramic layer 106. These electrodes are composed of a drive electrode 107 for deforming the wall of the pressure chamber 102 and an extraction electrode for connecting the drive electrode 107 to a drive circuit (not shown). The drive electrodes 107 are formed in the same pattern on the surface of any ceramic layer 106, and are arranged so as to overlap in the vertical direction. On the other hand, the lead-out electrodes are different from the odd-numbered layers as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). That is, the electrode patterns of the first layer and the third layer counted from the side close to the pressure chamber member 102 electrically connect the drive electrodes 107 as shown in FIG. It has lead-out electrodes 108 and 109 for connecting to. Also, the second
FIG. 2B shows the electrode patterns of the second layer and the fourth layer, and the lead electrodes 110 for connecting to the external drive circuit are individually extended from the drive electrodes 107. The two electrode patterns shown in FIG. 2 are alternately stacked vertically as shown in FIG. The electrodes of the odd-numbered layers and the electrodes of the even-numbered layers are electrically connected at the electrode terminal portions 111 and 112 at the tips of the lead lines 109 and 110, respectively. This connection is made in the stacking direction as follows in this embodiment. That is, in the electrode terminal portions 111 and 112, a through hole 113 penetrating the ceramic layer is formed in the central portion.
Is formed, and the through holes are filled with a conductive paste before or after sintering the laminated body of the ceramic layers to obtain an electrical connection.
前記の電極積層部分を積層アクチュエーターとして機能
させるためには、電極間のセラミック層を予め分極して
おく必要がある。この分極は、従来の積層アクチュエー
ターの場合と同様な方法に従って行なわれるが、本実施
例の場合、二つの電極端子部111と112との間に所定の高
電圧を短時間印加することにより行なわれる。この結
果、駆動電極107に挟まれた部分のセラミック層は電極
に垂直な方向に分極され、かつ分極の向きは層毎に逆向
きとなる。In order for the electrode laminated portion to function as a laminated actuator, it is necessary to pre-polarize the ceramic layer between the electrodes. This polarization is performed according to a method similar to that of the conventional laminated actuator, but in the present embodiment, it is performed by applying a predetermined high voltage for a short time between the two electrode terminal portions 111 and 112. . As a result, the portion of the ceramic layer sandwiched by the drive electrodes 107 is polarized in the direction perpendicular to the electrodes, and the direction of polarization is opposite in each layer.
なお、電極端子部111と112の間に電圧パルスを印加する
ことで、インクジェットヘッドを駆動することができ
る。The inkjet head can be driven by applying a voltage pulse between the electrode terminal portions 111 and 112.
次に、本願第2の発明によるインクジェットヘッドの製
造方法について図面を参照しながら詳細に説明する。Next, a method for manufacturing an inkjet head according to the second aspect of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第4図(a),(b),(c),(d),(e)は、こ
の発明による製造方法の一実施例として、流路形状に合
わせた空孔母型の形成から焼結に至るまでの工程を説明
するための工程図である。空孔母型の形成は、まず第4
図(a)に示したように、ポリエステルフィルム等のキ
ャリアフィルム114上に感光性樹脂115を所定の厚さに均
一に塗布して作成した感光性樹脂シート116の上に、流
路形状と同一のパターンが形成されたフォトマスク117
を重ね、光を照射して露光を行なう。次に、第4図
(b)に示したように、現像処理を行なって所定の空孔
母型118を形成する。FIGS. 4 (a), (b), (c), (d) and (e) show, as an embodiment of the manufacturing method according to the present invention, from the formation of the hole master mold according to the shape of the flow path to the sintering. FIG. 6 is a process chart for explaining a process up to and including FIG. The fourth step is the formation of the hole matrix.
As shown in FIG. (A), the same flow path shape is formed on a photosensitive resin sheet 116 which is prepared by uniformly coating a photosensitive resin 115 with a predetermined thickness on a carrier film 114 such as a polyester film. Photomask 117 with the pattern of
And irradiate with light to perform exposure. Next, as shown in FIG. 4B, a developing process is performed to form a predetermined hole master 118.
次の第4図(c)に示した積層工程においては、空孔母
型118を内部に挟み込むようにセラミックグリーンシー
トを積層する。ここで使用するセラミックグリーンシー
トは、一般的な方法に従ってセラミック粉末と有機バイ
ンダー、可塑剤、溶剤等とを混合分散することにより混
漿状態としたものを、ドクターブレード法、キャスティ
ング法等の広く知られた塗布方法により、プラスチック
フィルムガラス板、金属シート等の基板上に所定の厚さ
に塗布し乾燥することによって作成する。乾燥後、基板
から剥離したセラミックグリーンシートは、打ち抜き或
いは切断等により所定の寸法形状に仕上げられ、さらに
必要に応じてパンチング等によるスルーホールの形成や
導電ペーストを用いた印刷による表面電極の形成を行な
う。この実施例においては、先に第2図(a)および
(b)に示した異なった電極パターン119aおよび119bが
表面に形成された2種のグリーンシート120aおよび120b
が各々2枚ずつ交互に積層されている。これ等の表面に
電極を有するグリーンシートはさらに、先に第3図に示
したように、電極端子部111および112の中央に対応する
位置にスルーホール113が形成されている。In the next laminating step shown in FIG. 4 (c), the ceramic green sheets are laminated so that the hole master 118 is sandwiched inside. The ceramic green sheet used here is a mixture of ceramic powder and an organic binder, a plasticizer, a solvent, etc. mixed and dispersed according to a general method, and is widely known by a doctor blade method, a casting method or the like. It is prepared by applying a predetermined thickness on a substrate such as a plastic film glass plate or a metal sheet by the applied method and drying. After drying, the ceramic green sheet peeled from the substrate is punched or cut into a desired size and shape, and if necessary, through holes are formed by punching or surface electrodes are formed by printing with a conductive paste. To do. In this embodiment, two kinds of green sheets 120a and 120b having different electrode patterns 119a and 119b shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b) are formed on the surface.
Are alternately stacked in pairs of two. The green sheet having electrodes on the surface thereof further has through holes 113 formed at positions corresponding to the centers of the electrode terminal portions 111 and 112, as shown in FIG.
第4図(c)において、グリーンシート121は表面電極
やスルーホールを持たないが、外形寸法はグリーンシー
ト120aおよび120bと同一に作られる。これ等のグリーン
シート120a、120bおよび121はキャリアフィルムから剥
離した空孔母型118と共に、圧着用の金型の中に所定の
順番で積層されさらに圧力が加えられ、第4図(d)に
示すように一体化する。この圧着工程では必要に応じて
圧力とともに熱が加えられる。この圧着により、グリー
ンシートは局部的に流動し、空孔母型を完全に包み込む
ように変形し、第4図(e)に示す形となる。In FIG. 4 (c), the green sheet 121 does not have surface electrodes or through holes, but the outer dimensions are the same as those of the green sheets 120a and 120b. These green sheets 120a, 120b and 121 are laminated in a predetermined order in a die for pressure bonding together with the hole mother die 118 peeled from the carrier film, and further pressure is applied, as shown in FIG. Integrate as shown. In this pressure bonding step, heat is applied together with pressure as necessary. By this pressure bonding, the green sheet locally flows and is deformed so as to completely enclose the hole matrix, and the shape becomes as shown in FIG. 4 (e).
このようにして作られた積層体122は必要に応じて所定
の寸法に切断した後、脱バインダー処理を施こす。すな
わち、酸化雰囲気中でゆっくり加熱することにより、空
孔母型を形成する樹脂や、セラミックグリーンシート中
にある有機物を分解消失させる。通常これ等の有機物は
500℃ないし600℃の温度で完全に分解し酸化するが、急
激な温度上昇を行なうと積層体が破損する。このため、
温度上昇速度を25℃/時間以下に抑え、さらに、500℃
ないし600℃に充分長い時間保持することで有機物を完
全に消失させる。この結果、積層体122内部の空孔母型1
18は消滅し、その跡は空孔となってインク流路が形成さ
れる。The laminated body 122 thus produced is cut into a predetermined size if necessary, and then subjected to a binder removal treatment. That is, by slowly heating in an oxidizing atmosphere, the resin forming the pore master mold and the organic substances in the ceramic green sheet are decomposed and disappeared. Usually these organics
It decomposes completely and oxidizes at temperatures of 500 ° C to 600 ° C, but if the temperature rises rapidly, the laminate will be damaged. For this reason,
Temperature rising rate is kept below 25 ℃ / hour, and further 500 ℃
By keeping the temperature at 600 to 600 ° C for a long time, organic substances are completely eliminated. As a result, the hole matrix 1 inside the laminate 122 is
18 disappears, and the trace becomes a hole to form an ink flow path.
脱バインダー処理が行なわれた積層体122は、続いて所
定の温度で焼成して磁器化し、その後必要に応じて所定
の外形寸法に切断し、またノズル端面の研磨仕上げを施
こしてインクジェットヘッドが得られる。The laminated body 122 that has been subjected to the binder removal treatment is subsequently fired at a predetermined temperature to be porcelain, and then cut to have a predetermined outer dimension as necessary, and an inkjet head is provided by polishing the end face of the nozzle. can get.
グリーンシートを構成するセラミック粉体としては、Pb
TiO3−PbZrO3系の圧電材料を用いた。電極材料として
は、Ab/Pdの比率が70/30(重量比)の導電ペーストを用
いた。空孔母型用の感光性樹脂にはアクリル系光硬化性
のものを使用し、紫外線による露光の後、メチルエチル
ケトンを用いて現像した。As the ceramic powder that makes up the green sheet, Pb
Using piezoelectric materials TiO 3 -PbZrO 3 series. As the electrode material, a conductive paste having an Ab / Pd ratio of 70/30 (weight ratio) was used. An acrylic photocurable resin was used as the photosensitive resin for the hole matrix, and after exposure with ultraviolet rays, development was performed using methyl ethyl ketone.
セリミックグリーンシートと空孔母型との圧着は、110
℃の加熱温度のもとで、250kg/cm2の圧力を30分間印加
して行なった。Crimping between the ceramic green sheet and the hole matrix is 110
Under a heating temperature of ° C, a pressure of 250 kg / cm 2 was applied for 30 minutes.
脱バインダー処理は、空気中で5℃/時間の昇温速度で
加熱した後、500℃に3時間保持して行なった。この処
理に続く焼結は空気中で1150℃に2時間保持して行なっ
た。The binder removal treatment was performed by heating in air at a temperature rising rate of 5 ° C./hour and then holding at 500 ° C. for 3 hours. Sintering following this treatment was carried out in air at 1150 ° C. for 2 hours.
グリーンシート及び感光性樹脂は、厚さがいずれも約10
0μmのものを用いた。焼結後、ノズルの寸法は約80μ
m角となり、また、焼結体内部の流路の高さも約80μm
となった。以上の条件のもとで先に第1図に示した構造
のヘッドを試作した結果、安定なインク噴射動作が得ら
れた。また、4つの各ノズルから噴射したインク滴の体
積および飛翔速度が揃うようにパルス電圧を調整した結
果電圧値のばらつきは34Vから37Vの範囲に収まり、各ノ
ズル間の噴射特性の均一性が非常によいことが確認され
た。The thickness of the green sheet and the photosensitive resin are both about 10
The one with 0 μm was used. After sintering, the nozzle size is about 80μ
The angle is m square, and the height of the flow path inside the sintered body is about 80 μm.
Became. As a result of trial manufacture of the head having the structure shown in FIG. 1 under the above conditions, stable ink ejection operation was obtained. Also, as a result of adjusting the pulse voltage so that the volume and flight speed of the ink droplets ejected from each of the four nozzles are uniform, the variation in the voltage value is within the range of 34V to 37V, and the uniformity of the ejection characteristics between each nozzle is extremely high. It was confirmed to be good for
比較のため、電極積層数が第1図の実施例の場合の半分
すなわち2層のインクジェットヘッドも試作した結果、
安定かつ特性の揃ったインク噴射を行なわせるために必
要な印加電圧は、55Vから70Vと大きく、ばらつきの範囲
も広がった。For comparison, as a result of trial production of an ink jet head having the number of laminated electrodes half that of the embodiment of FIG. 1, that is, two layers,
The applied voltage required to carry out stable and uniform ink ejection was large from 55V to 70V, and the range of variation was widened.
(発明の効果) 以上のように本願発明の製造法によれば電気機械変換素
子を厚み方向に多数積層した積層アクチュエーターを一
体的に内蔵したセラミックインクジェットヘッドが得ら
れた。従来法における個別部品としての積層アクチュエ
ーターを組み付ける場合と比べると、積層アクチュエー
ターの位置精度をより高くでき、噴射特性の均一性に優
れたインクジェットヘッドが得られた。その上、製造技
術的には何らの熟練を必要とするものではなく、容易に
製造でき、しかも量産性に優れている。このためデバイ
スコストの大巾な低減が可能となった。さらに、積層ア
クチュエーターの使用により駆動電圧を大巾にすること
ができ、駆動回路が簡単になり信頼性が向上するととも
に、一層のコスト低減が可能になった。(Effects of the Invention) As described above, according to the manufacturing method of the present invention, the ceramic ink jet head integrally including the laminated actuator in which a large number of electromechanical transducers are laminated in the thickness direction is obtained. As compared with the case of assembling the laminated actuator as an individual component in the conventional method, the positional accuracy of the laminated actuator can be further increased, and an inkjet head excellent in uniformity of ejection characteristics was obtained. In addition, the manufacturing technique does not require any skill, can be easily manufactured, and is excellent in mass productivity. Therefore, the device cost can be greatly reduced. Further, by using the laminated actuator, the driving voltage can be widened, the driving circuit is simplified, the reliability is improved, and the cost can be further reduced.
第1図は本願第1の発明によるセラミックインクジェッ
トヘッドの一実施例部分断面図を含む斜視図、第2図は
本願第1の発明によるインクジェットヘッドの積層電極
間の奇数層および偶数層における電極パターンの一実施
例を示す斜視図、第3図は本願第1の発明によるインク
ジェットヘッドにおける電極の積層状態の一実施例を示
す斜視図、第4図は本願第2の発明による製造方法の製
造工程の一実施例を示す工程図であり、それぞれ、 101……インク供給口、102……圧力室、103……ノズ
ル、104……共通インク室、105……接続口、106……セ
ラミック層、107……駆動電極、108,109および110……
引き出し電極、111および112……電極端子部、113……
スルーホール、114……キャリアフィルム、115……感光
性樹脂、116……感光性樹脂シート、117……フォトマス
ク、118……空孔母型、119aおよび119b……電極パター
ン、120aおよび120b……グリーンシート、121……グリ
ーンシート、122……積層体、 を表わす。FIG. 1 is a perspective view including a partial sectional view of an embodiment of a ceramic inkjet head according to the first invention of the present application, and FIG. 2 is an electrode pattern in odd layers and even layers between laminated electrodes of an inkjet head according to the first invention of the present application. FIG. 3 is a perspective view showing one embodiment of a laminated state of electrodes in an inkjet head according to the first invention of the present application, and FIG. 4 is a manufacturing process of a manufacturing method according to the second invention of the present application. 10 ... Ink supply port, 102 ... Pressure chamber, 103 ... Nozzle, 104 ... Common ink chamber, 105 ... Connection port, 106 ... Ceramic layer, 107 …… drive electrodes, 108, 109 and 110 ……
Extraction electrodes, 111 and 112 ... Electrode terminal part, 113 ...
Through-hole, 114 ... Carrier film, 115 ... Photosensitive resin, 116 ... Photosensitive resin sheet, 117 ... Photomask, 118 ... Hole master, 119a and 119b ... Electrode pattern, 120a and 120b ... ... green sheet, 121 ... green sheet, 122 ... laminated body.
Claims (2)
たセラミック材料からなり、内部にインク供給口から圧
力室を通ってノズルに連通するインク流路が形成された
セラミックインクジェットヘッドであって、複数のイン
ク流路を有し、いずれのインク流路もインク流路に平行
かつ圧力室の壁を構成するセラミック体の厚み方向に一
定間隔にて配置された平面状電極を前記セラミック体の
外表面に外部電極として1枚、内部に内部電極として少
なくとも2枚有しており、外部電極および外表面側から
数えて偶数番目の内部電極よりなる第1の電極群は電極
端子部を介して第1のスルーホールに、外表面側から数
えて奇数番目の内部電極よりなる第2の電極群(電極が
1枚の場合も含む)は電極端子部を介して第2のスルー
ホールに接続され、第1もしくは第2の電極群のいずれ
か一方は同一平面状に存在する電極が引き出し電極によ
って接続された形状の電極よりなり、電極を挟んで隣接
したセラミック体は厚み方向に互いに180゜逆に分極さ
れていることを特徴としたセラミックインクジェットヘ
ッド。1. A ceramic ink jet head, which is made of an integrally sintered ceramic material having electromechanical conversion characteristics, and in which an ink flow path communicating with a nozzle from an ink supply port through a pressure chamber is formed. , A plurality of ink channels, each ink channel being parallel to the ink channel and having planar electrodes arranged at regular intervals in the thickness direction of the ceramic body forming the wall of the pressure chamber The first electrode group, which has one external electrode on the outer surface and at least two internal electrodes on the inside, and which is composed of the external electrodes and the even numbered internal electrodes counted from the outer surface side, is connected via the electrode terminal portion. A second electrode group (including the case where the number of electrodes is one) composed of odd-numbered internal electrodes counted from the outer surface side is connected to the second through hole through the first through hole. Either one of the first or second electrode group is composed of electrodes in a shape in which electrodes existing in the same plane are connected by extraction electrodes, and adjacent ceramic bodies sandwiching the electrodes are 180 ° opposite to each other in the thickness direction. A ceramic ink jet head characterized by being polarized.
室を通ってノズルに連通するインク流路の平面形状に合
わせて成形し空孔母型を作成する工程と、電気機械変換
特性を有するセラミック材料から成るグリーンシート上
に電極端子部を有する引出し電極を持った第1の電極を
導電ペーストを用いて形成し第1電極グリーンシートと
する工程と、前記グリーンシート上に電極端子部を有す
る引出し電極を持った第2の電極を導電ペーストを用い
て形成し第2電極グリーンシートとする工程と、前記第
1及び第2電極グリーンシートの前記2種類の電極端子
部の中央及び前記中央に相当する位置に第1および第2
のスルーホールを形成する工程と、少なくとも1枚のグ
リーンシート上に前記空孔母型を、前記空孔母型上に電
極のない面が空孔母型に接し、かつ圧力室が形成される
位置に電極が配置されるように前記第1及び第2電極グ
リーンシートを交互に少なくとも3層以上積層し、圧着
して積層体を形成する工程と、前記電極端子部に形成さ
れた前記第1および第2のスルーホールに導電ペースト
を充填しそれぞれ前記第1の電極は第1のスルーホール
と、前記第2の電極は第2のスルーホールと接続する工
程と、前記積層体を酸化雰囲気中で焼結することで空孔
母型を分解消失させて空孔とする工程と、前記スルーホ
ール内に形成された電極間に電圧を印加し前記第1及び
第2の電極の間の前記セラミック材料を前記第1及び第
2の電極の一方から他方に向けて前記電極に垂直な方向
に分解させる工程とから成ることを特徴としたセラミッ
クインクジェットヘッドの製造方法。2. A process of forming a hole master by molding a photosensitive resin sheet in accordance with the planar shape of an ink flow path communicating with a nozzle from an ink supply port through a pressure chamber, and having electromechanical conversion characteristics. Forming a first electrode having a lead electrode having an electrode terminal portion on a green sheet made of a ceramic material with a conductive paste to form a first electrode green sheet; and having an electrode terminal portion on the green sheet. Forming a second electrode having a lead electrode using a conductive paste to form a second electrode green sheet, and a step of forming a second electrode green sheet at the center and the center of the two types of electrode terminal portions of the first and second electrode green sheets. First and second in corresponding positions
Forming a through hole, and forming the hole master on at least one green sheet, the surface without electrodes being in contact with the hole master on the hole master, and forming a pressure chamber. A step of alternately stacking at least three layers of the first and second electrode green sheets so that the electrodes are arranged at positions and press-bonding to form a laminated body; and the first electrode formed on the electrode terminal portion. And a step of filling the second through hole with a conductive paste and connecting the first electrode to the first through hole and the second electrode to the second through hole, respectively, and the laminated body in an oxidizing atmosphere. A step of decomposing and eliminating the hole matrix by sintering to form holes, and applying a voltage between the electrodes formed in the through hole to the ceramic between the first and second electrodes. The material is one of the first and second electrodes Method for producing a ceramic ink jet head is characterized in that towards the other consisting of a step of decomposing in a direction perpendicular to the electrode.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61150383A JPH0796301B2 (en) | 1986-06-25 | 1986-06-25 | Ceramic inkjet head and method of manufacturing the same |
| US06/923,105 US4766671A (en) | 1985-10-29 | 1986-10-24 | Method of manufacturing ceramic electronic device |
| DE8686308344T DE3688356T2 (en) | 1985-10-29 | 1986-10-27 | ELECTRONIC CERAMIC DEVICE AND RELATED PRODUCTION METHOD. |
| EP86308344A EP0220959B1 (en) | 1985-10-29 | 1986-10-27 | Ceramic electronic device and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61150383A JPH0796301B2 (en) | 1986-06-25 | 1986-06-25 | Ceramic inkjet head and method of manufacturing the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS634959A JPS634959A (en) | 1988-01-09 |
| JPH0796301B2 true JPH0796301B2 (en) | 1995-10-18 |
Family
ID=15495796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61150383A Expired - Lifetime JPH0796301B2 (en) | 1985-10-29 | 1986-06-25 | Ceramic inkjet head and method of manufacturing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0796301B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6719412B2 (en) | 2001-06-14 | 2004-04-13 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Piezoelectric actuator and ink ejector using the piezoelectric actuator |
| US6913349B2 (en) | 2002-02-18 | 2005-07-05 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Ink-jet head and ink-jet printer having ink-jet head |
| JP2006137043A (en) * | 2004-11-11 | 2006-06-01 | Ricoh Co Ltd | Droplet discharge head, head driving device, liquid cartridge, and image forming apparatus |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0528637U (en) * | 1991-03-08 | 1993-04-16 | シチズン時計株式会社 | Ink jet head drive electrode extraction structure |
| AU653248B2 (en) * | 1991-06-20 | 1994-09-22 | Cep Holdings, Inc. | Topical composition enhancing healing of herpes lesions |
| JP3176272B2 (en) * | 1995-11-21 | 2001-06-11 | シャープ株式会社 | Inkjet recording head |
| JP3381779B2 (en) | 1998-09-17 | 2003-03-04 | セイコーエプソン株式会社 | Piezoelectric vibrator unit, method of manufacturing piezoelectric vibrator unit, and ink jet recording head |
| JP4720068B2 (en) * | 2003-03-03 | 2011-07-13 | Tdk株式会社 | Multilayer piezoelectric element |
| JP4924336B2 (en) * | 2007-09-28 | 2012-04-25 | ブラザー工業株式会社 | Liquid transfer device and piezoelectric actuator |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6038163A (en) * | 1983-08-11 | 1985-02-27 | Ricoh Co Ltd | Ink jet head |
-
1986
- 1986-06-25 JP JP61150383A patent/JPH0796301B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6719412B2 (en) | 2001-06-14 | 2004-04-13 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Piezoelectric actuator and ink ejector using the piezoelectric actuator |
| US6913349B2 (en) | 2002-02-18 | 2005-07-05 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Ink-jet head and ink-jet printer having ink-jet head |
| JP2006137043A (en) * | 2004-11-11 | 2006-06-01 | Ricoh Co Ltd | Droplet discharge head, head driving device, liquid cartridge, and image forming apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS634959A (en) | 1988-01-09 |
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