JP2000301718A - インク噴射装置およびその製造方法 - Google Patents
インク噴射装置およびその製造方法Info
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 側壁を効率よく変形させてインクの噴射特性
の向上をはかるとともに、側壁を圧電材料の積層状態で
焼結したり、分極処理することを可能にして、容易に製
作することができるインク噴射装置およびその製造方法
を提供する。 【解決手段】 下側の基材１１を構成するチタン酸ジル
コン酸鉛系（ＰＺＴ）の圧電材料を用意し、ドクターブ
レード法、スクリーン印刷法などの手法を用いて、所定
の厚さのグリーンシートに成形する。該グリーンシート
の上に、高抵抗層１３を、印刷法などの手法を用いて薄
膜に形成する。そして、高抵抗層１３の上に、上側の基
材１２を構成する圧電材料を所定の厚さのグリーンシー
トに成形する。このように得られた積層体を、加圧圧
着、脱脂、焼結工程を経て、一体焼結体とする。その
後、高抵抗層１３を一方の電極として上下の基材１１，
１２を互いに相反する方向に分極処理する。そして、噴
射溝２１および非噴射溝２２を切削加工し、溝間の側壁
２４に電極２６ａ，２６ｂを形成する。
の向上をはかるとともに、側壁を圧電材料の積層状態で
焼結したり、分極処理することを可能にして、容易に製
作することができるインク噴射装置およびその製造方法
を提供する。 【解決手段】 下側の基材１１を構成するチタン酸ジル
コン酸鉛系（ＰＺＴ）の圧電材料を用意し、ドクターブ
レード法、スクリーン印刷法などの手法を用いて、所定
の厚さのグリーンシートに成形する。該グリーンシート
の上に、高抵抗層１３を、印刷法などの手法を用いて薄
膜に形成する。そして、高抵抗層１３の上に、上側の基
材１２を構成する圧電材料を所定の厚さのグリーンシー
トに成形する。このように得られた積層体を、加圧圧
着、脱脂、焼結工程を経て、一体焼結体とする。その
後、高抵抗層１３を一方の電極として上下の基材１１，
１２を互いに相反する方向に分極処理する。そして、噴
射溝２１および非噴射溝２２を切削加工し、溝間の側壁
２４に電極２６ａ，２６ｂを形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インク液滴を噴射
して印字を行なうインク噴射装置およびその製造方法に
関し、詳しくは、圧電厚みすべり効果を利用してインク
液滴を噴射させるインク噴射装置およびその製造方法に
関するものである。
して印字を行なうインク噴射装置およびその製造方法に
関し、詳しくは、圧電厚みすべり効果を利用してインク
液滴を噴射させるインク噴射装置およびその製造方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】インク液滴を噴射して印字を行なうイン
ク噴射装置として、インク噴射溝の両側にある側壁を、
圧電厚みすべり効果により変形させて、インクを噴射す
るものがある。この種の構成では、側壁を「く」字状に
変形させるために、側壁の上部と下部を互いに相反する
方向に分極しておく必要があり、従来では、あらかじめ
相反する方向に分極した２つの圧電材料の板を接着して
積層体をつくり、その後、積層体にインク噴射溝を切削
加工して、該溝の両側の側壁を、２層の圧電材料からな
るようにしていた。
ク噴射装置として、インク噴射溝の両側にある側壁を、
圧電厚みすべり効果により変形させて、インクを噴射す
るものがある。この種の構成では、側壁を「く」字状に
変形させるために、側壁の上部と下部を互いに相反する
方向に分極しておく必要があり、従来では、あらかじめ
相反する方向に分極した２つの圧電材料の板を接着して
積層体をつくり、その後、積層体にインク噴射溝を切削
加工して、該溝の両側の側壁を、２層の圧電材料からな
るようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧電材
料は、高温で焼結したあとに分極処理をしなければなら
ず、上記のインク噴射装置を製作するには、圧電材料を
焼結して厚さ２００μｍの薄板に加工し、さらに該薄板
を接着することが必要になり、これらは、非常にむずか
しく、コストの高いものであった。
料は、高温で焼結したあとに分極処理をしなければなら
ず、上記のインク噴射装置を製作するには、圧電材料を
焼結して厚さ２００μｍの薄板に加工し、さらに該薄板
を接着することが必要になり、これらは、非常にむずか
しく、コストの高いものであった。
【０００４】特開平８−３０９９７８号公報には、この
課題を解決するために、２つの圧電材料間にサーミスタ
材料を挟むように積層して該積層体を焼結し、その後、
サーミスタ材料が低抵抗になる高温度環境下で、サーミ
スタ材料を分極用の一方の電極とし、２つの圧電材料に
それぞれ他方の電極を当てて分極処理をすることが提案
されている。この方法によれば、従来のように薄板の焼
結材料を加工し、さらに接着するという工程が省略する
ことができる。
課題を解決するために、２つの圧電材料間にサーミスタ
材料を挟むように積層して該積層体を焼結し、その後、
サーミスタ材料が低抵抗になる高温度環境下で、サーミ
スタ材料を分極用の一方の電極とし、２つの圧電材料に
それぞれ他方の電極を当てて分極処理をすることが提案
されている。この方法によれば、従来のように薄板の焼
結材料を加工し、さらに接着するという工程が省略する
ことができる。
【０００５】しかし、サーミスタ材料は、セラミックス
を材料とするため、非常に高価であり、しかも圧電材料
間にサーミスタ材料を挟んで焼結する際にサーミスタ成
分が圧電材料側へ拡散しやすいため所定厚さを確保して
おかなければならない。つまり、インク噴射溝の所定容
積に対して、上記のように変形する側壁の中央部に、サ
ーミスタ材料が相応の範囲を占めることになり、圧電材
料の部分が小さくなってしまう。その結果、側壁の十分
な量の変形が得られず、インクの噴射効率が悪いものと
なる。
を材料とするため、非常に高価であり、しかも圧電材料
間にサーミスタ材料を挟んで焼結する際にサーミスタ成
分が圧電材料側へ拡散しやすいため所定厚さを確保して
おかなければならない。つまり、インク噴射溝の所定容
積に対して、上記のように変形する側壁の中央部に、サ
ーミスタ材料が相応の範囲を占めることになり、圧電材
料の部分が小さくなってしまう。その結果、側壁の十分
な量の変形が得られず、インクの噴射効率が悪いものと
なる。
【０００６】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、側壁を効率よく変形させてイン
クの噴射特性の向上をはかるとともに、側壁を圧電材料
の積層状態で焼結したり、分極処理することを可能にし
て、容易に製作することができるインク噴射装置および
その製造方法を提供することを目的とする。
になされたものであり、側壁を効率よく変形させてイン
クの噴射特性の向上をはかるとともに、側壁を圧電材料
の積層状態で焼結したり、分極処理することを可能にし
て、容易に製作することができるインク噴射装置および
その製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】この目
的を達成するために本発明のインク噴射装置は、インク
を噴射する溝を含む複数の溝をそれぞれ隔てる複数の側
壁を、前記複数の溝の配列平面と直交する方向に積層し
た複数の圧電材料で構成するとともに、該圧電材料をそ
の積層方向でかつ互いに相反する方向に分極し、前記側
壁の両側面に、各圧電材料にわたって電極を備え、該両
側面の電極にパルス電圧を印加することにより、前記圧
電材料に分極方向とほぼ直交する電界を発生して圧電厚
みすべり効果により前記側壁を変形させ、インクを噴射
するインク噴射装置において、前記圧電材料間に、該圧
電材料よりも良導体であって、前記両側面の電極に印加
するパルス電圧に対してはほぼ絶縁体として作用し、前
記各圧電材料を分極する際に印加する高電圧に対しては
導電体となる高抵抗層を設ける。
的を達成するために本発明のインク噴射装置は、インク
を噴射する溝を含む複数の溝をそれぞれ隔てる複数の側
壁を、前記複数の溝の配列平面と直交する方向に積層し
た複数の圧電材料で構成するとともに、該圧電材料をそ
の積層方向でかつ互いに相反する方向に分極し、前記側
壁の両側面に、各圧電材料にわたって電極を備え、該両
側面の電極にパルス電圧を印加することにより、前記圧
電材料に分極方向とほぼ直交する電界を発生して圧電厚
みすべり効果により前記側壁を変形させ、インクを噴射
するインク噴射装置において、前記圧電材料間に、該圧
電材料よりも良導体であって、前記両側面の電極に印加
するパルス電圧に対してはほぼ絶縁体として作用し、前
記各圧電材料を分極する際に印加する高電圧に対しては
導電体となる高抵抗層を設ける。
【０００８】このような高抵抗層を圧電材料間に設ける
ことにより、該高抵抗層を、圧電材料を分極するための
一方の電極として高電圧を印加することができ、圧電材
料を積層後でも良好に分極処理することができる。ま
た、インクの噴射のために、側壁の両側面の電極間に印
加するパルス電圧のように短時間幅の電圧に対しては、
高抵抗層はほとんど電流が流れないためほぼ絶縁体とし
て作用し、電極間が短絡することなく、良好に側壁を変
形させることができる。しかも、従来のサーミスタ材料
を使用するものに比して、高抵抗層は公知のように金属
等の導電体もしくは導電体を含む材料により薄く形成す
ることができるから、側壁に占める圧電材料の割合を大
きくでき、側壁を効率よくかつ大きく変形させることが
可能になる。
ことにより、該高抵抗層を、圧電材料を分極するための
一方の電極として高電圧を印加することができ、圧電材
料を積層後でも良好に分極処理することができる。ま
た、インクの噴射のために、側壁の両側面の電極間に印
加するパルス電圧のように短時間幅の電圧に対しては、
高抵抗層はほとんど電流が流れないためほぼ絶縁体とし
て作用し、電極間が短絡することなく、良好に側壁を変
形させることができる。しかも、従来のサーミスタ材料
を使用するものに比して、高抵抗層は公知のように金属
等の導電体もしくは導電体を含む材料により薄く形成す
ることができるから、側壁に占める圧電材料の割合を大
きくでき、側壁を効率よくかつ大きく変形させることが
可能になる。
【０００９】前記高抵抗層は、側壁両側面の電極間にて
ほぼ２ＭΩ〜１００ＭΩの抵抗を有するものであればよ
い。
ほぼ２ＭΩ〜１００ＭΩの抵抗を有するものであればよ
い。
【００１０】また、上記のように積層状態で分極処理す
ることができるから、前記側壁は、前記複数の圧電材料
と前記高抵抗層との一体焼結体で構成することができ、
後述するように、これはインク噴射装置を容易に製造す
ることが可能になる。
ることができるから、前記側壁は、前記複数の圧電材料
と前記高抵抗層との一体焼結体で構成することができ、
後述するように、これはインク噴射装置を容易に製造す
ることが可能になる。
【００１１】そして、本発明のインク噴射装置の製造方
法は、インクを噴射する溝を含む複数の溝をそれぞれ隔
てる複数の側壁を、前記複数の溝の配列平面と直交する
方向に積層した複数の圧電材料で構成するとともに、該
圧電材料をその積層方向でかつ互いに相反する方向に分
極し、前記側壁の両側面に、各圧電材料にわたって電極
を備え、前記圧電材料間に、該圧電材料よりも良導体で
あって、前記両側面の電極に印加するパルス電圧に対し
てはほぼ絶縁体として作用し、前記各圧電材料を分極す
る際に印加する高電圧に対しては導電体となる高抵抗層
を設けたインク噴射装置の製造方法において、前記高抵
抗層を複数の圧電材料のグリーンシートで挟み、焼結し
て一体化した積層体を形成する工程と、前記高抵抗層
と、それとは反対側の前記複数の圧電材料の面との間に
電圧を印加して前記複数の圧電材料を互いに相反する方
向に分極する工程と、前記積層体に、前記高抵抗層と複
数の圧電材料とにわたって、前記複数の側壁によって隔
てた複数の溝を加工する工程と、前記側壁の両側面を含
む前記積層体の表面に導電性膜を形成する工程と、前記
導電性膜を分割し、前記側壁の両側面に前記電極を形成
する工程とからなる。
法は、インクを噴射する溝を含む複数の溝をそれぞれ隔
てる複数の側壁を、前記複数の溝の配列平面と直交する
方向に積層した複数の圧電材料で構成するとともに、該
圧電材料をその積層方向でかつ互いに相反する方向に分
極し、前記側壁の両側面に、各圧電材料にわたって電極
を備え、前記圧電材料間に、該圧電材料よりも良導体で
あって、前記両側面の電極に印加するパルス電圧に対し
てはほぼ絶縁体として作用し、前記各圧電材料を分極す
る際に印加する高電圧に対しては導電体となる高抵抗層
を設けたインク噴射装置の製造方法において、前記高抵
抗層を複数の圧電材料のグリーンシートで挟み、焼結し
て一体化した積層体を形成する工程と、前記高抵抗層
と、それとは反対側の前記複数の圧電材料の面との間に
電圧を印加して前記複数の圧電材料を互いに相反する方
向に分極する工程と、前記積層体に、前記高抵抗層と複
数の圧電材料とにわたって、前記複数の側壁によって隔
てた複数の溝を加工する工程と、前記側壁の両側面を含
む前記積層体の表面に導電性膜を形成する工程と、前記
導電性膜を分割し、前記側壁の両側面に前記電極を形成
する工程とからなる。
【００１２】このように、圧電材料をグリーンシートの
状態で高抵抗層と積層し、焼結して一体化することがで
きるから、従来のように、圧電材料の焼結体を薄板に形
成したり、それを接着する作業がなくなり、容易にかつ
安価に製造することができる。また、焼結した後で、高
抵抗層と、それとは反対側の前記複数の圧電材料の面と
の間に電圧を印加することで、複数の圧電材料を互いに
相反する方向に分極することが容易にできる。さらに、
積層体の表面に導電性膜を形成し、これをを分割するこ
とで、側壁の両側面に電極を容易に形成することができ
る。
状態で高抵抗層と積層し、焼結して一体化することがで
きるから、従来のように、圧電材料の焼結体を薄板に形
成したり、それを接着する作業がなくなり、容易にかつ
安価に製造することができる。また、焼結した後で、高
抵抗層と、それとは反対側の前記複数の圧電材料の面と
の間に電圧を印加することで、複数の圧電材料を互いに
相反する方向に分極することが容易にできる。さらに、
積層体の表面に導電性膜を形成し、これをを分割するこ
とで、側壁の両側面に電極を容易に形成することができ
る。
【００１３】前記高抵抗層は、前記複数の圧電材料のグ
リ−ンシートのうち少なくとも１つの表面に、公知のよ
うに金属等の導電体もしくは導電体を含む材料により容
易に薄膜形成することでき、側壁に占める圧電材料の割
合を大きくして、側壁を効率よくかつ大きく変形させる
ことが可能になる。
リ−ンシートのうち少なくとも１つの表面に、公知のよ
うに金属等の導電体もしくは導電体を含む材料により容
易に薄膜形成することでき、側壁に占める圧電材料の割
合を大きくして、側壁を効率よくかつ大きく変形させる
ことが可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施の
形態を図面を参照して説明する。
形態を図面を参照して説明する。
【００１５】図１に示すように、インク噴射装置は、複
数のインク噴射溝２１と非噴射溝２２を有するアクチュ
エータ基板１０と、その上面を覆うカバー板３０と、噴
射溝２１に連通する複数のノズル孔３３を有するノズル
板３２と、噴射溝２１に供給源からのインクを分配する
マニホ−ルド３１とからなる。
数のインク噴射溝２１と非噴射溝２２を有するアクチュ
エータ基板１０と、その上面を覆うカバー板３０と、噴
射溝２１に連通する複数のノズル孔３３を有するノズル
板３２と、噴射溝２１に供給源からのインクを分配する
マニホ−ルド３１とからなる。
【００１６】アクチュエータ基板１０は、それぞれ反対
方向（図５のＰ）に分極された圧電材料（例えばチタン
酸ジルコン酸鉛系（ＰＺＴ）のセラミックス材料）製の
基材１１，１２を、その間に高抵抗層１３（図５）を挟
んで積層して構成されている。
方向（図５のＰ）に分極された圧電材料（例えばチタン
酸ジルコン酸鉛系（ＰＺＴ）のセラミックス材料）製の
基材１１，１２を、その間に高抵抗層１３（図５）を挟
んで積層して構成されている。
【００１７】アクチュエータ基板１０には、噴射溝２１
および非噴射溝２２となる平行な多数の溝がそれぞれ側
壁２４によって隔てられて、両基材１１，１２にわたる
深さで形成されている。噴射溝２１および非噴射溝２２
間を隔てる側壁２４は、その高さ方向に、分極方向が反
対の圧電材料を重ねた構成となっている。
および非噴射溝２２となる平行な多数の溝がそれぞれ側
壁２４によって隔てられて、両基材１１，１２にわたる
深さで形成されている。噴射溝２１および非噴射溝２２
間を隔てる側壁２４は、その高さ方向に、分極方向が反
対の圧電材料を重ねた構成となっている。
【００１８】噴射溝２１は、図１に示すようにその長さ
方向（すなわちインク噴射方向）の前後両端をアクチュ
エータ基板の前後両端に開放して形成され、非噴射溝２
２は、前端面１０ａに開放するが、後端面１０ｂにおい
て閉塞するように、立ち上げ部２３を残して形成されて
いる。噴射溝２１内の側壁２４側面にはその長さ方向お
よび深さ方向にわたって図５に示すように第１の電極２
６ａが形成され、非噴射溝２２内の側壁２４の両側面に
は同様に第２の側面電極２６ｂがそれぞれ形成されてい
る。非噴射溝２２内の左右の第２の側面電極２６ｂは、
該溝の底に沿って溝１５によって分割され、相互に独立
している。
方向（すなわちインク噴射方向）の前後両端をアクチュ
エータ基板の前後両端に開放して形成され、非噴射溝２
２は、前端面１０ａに開放するが、後端面１０ｂにおい
て閉塞するように、立ち上げ部２３を残して形成されて
いる。噴射溝２１内の側壁２４側面にはその長さ方向お
よび深さ方向にわたって図５に示すように第１の電極２
６ａが形成され、非噴射溝２２内の側壁２４の両側面に
は同様に第２の側面電極２６ｂがそれぞれ形成されてい
る。非噴射溝２２内の左右の第２の側面電極２６ｂは、
該溝の底に沿って溝１５によって分割され、相互に独立
している。
【００１９】すべての第１の電極２６ａは、図３、図４
に示すように、アクチュエータ基板１０の後端面１０ｂ
を経て下面１０ｄの共通側接続端子２６ａ−１に接続さ
れている。第２の側面電極２６ｂは、非噴射溝２２の前
端から下面１０ｄへ延びる縦溝１５の側面を経て下面１
０ｄの複数の駆動側接続端子２６ｂ−１にそれぞれ接続
されている。１つの噴射溝２１を挟む一対の側壁２４，
２４の側面電極２６ｂ，２６ｂは、１つの駆動側接続端
子２６ｂ−１に接続されている。共通側および駆動側接
続端子２６ａ−１，２６ｂ−１は、フレキシブルな配線
材１７をとおして制御回路に接続される。
に示すように、アクチュエータ基板１０の後端面１０ｂ
を経て下面１０ｄの共通側接続端子２６ａ−１に接続さ
れている。第２の側面電極２６ｂは、非噴射溝２２の前
端から下面１０ｄへ延びる縦溝１５の側面を経て下面１
０ｄの複数の駆動側接続端子２６ｂ−１にそれぞれ接続
されている。１つの噴射溝２１を挟む一対の側壁２４，
２４の側面電極２６ｂ，２６ｂは、１つの駆動側接続端
子２６ｂ−１に接続されている。共通側および駆動側接
続端子２６ａ−１，２６ｂ−１は、フレキシブルな配線
材１７をとおして制御回路に接続される。
【００２０】アクチュエータ基板１０の上面１０ｃに
は、噴射溝２１および非噴射溝２２の長さ方向に沿った
開放面を覆うカバー板３０が接着固定され、アクチュエ
ータ基板１０の前端面１０ａおよびカバー板３０の前端
面３０ａには、噴射溝２１と対応するノズル孔３３を有
するノズル板３２が接着固定され、またそれらの後端面
には、マニホールド３１が接着固定されている。
は、噴射溝２１および非噴射溝２２の長さ方向に沿った
開放面を覆うカバー板３０が接着固定され、アクチュエ
ータ基板１０の前端面１０ａおよびカバー板３０の前端
面３０ａには、噴射溝２１と対応するノズル孔３３を有
するノズル板３２が接着固定され、またそれらの後端面
には、マニホールド３１が接着固定されている。
【００２１】インクの供給源からマニホールド３１に導
入されたインクは、噴射溝２１に供給されるが、非噴射
溝２２には、立ち上がり部２３によって供給されない。
１つの噴射溝２１、その両側の側壁２４，２４、該側壁
上の側面電極２６ａ，２６ｂは、１組のアクチュエータ
を構成する。噴射溝内の第１の側面電極２６ａを共通の
電位例えばアースに共通側接続端子２６ａ−１をとおし
て接続し、両側壁２４，２４の非噴射溝２２側の第２の
側面電極２６ｂ，２６ｂに駆動側接続端子２６ｂ−１を
とおしてパルス電圧を印加すると、第１および第２側面
電極２６ａ，２６ｂ間に圧電材料の分極方向と直角方向
の電界が発生し、図５に示すように、側壁２４，２４の
上下各部の圧電材料がそれぞれ反対方向に圧電厚みすべ
り効果により変形して、噴射溝２１内の容積を拡大す
る。そして、電圧の印加を停止すると、側壁２４、２４
が復帰する際に噴射溝２１内のインクに圧力を加え、イ
ンクをノズル孔３３から噴射することができる。
入されたインクは、噴射溝２１に供給されるが、非噴射
溝２２には、立ち上がり部２３によって供給されない。
１つの噴射溝２１、その両側の側壁２４，２４、該側壁
上の側面電極２６ａ，２６ｂは、１組のアクチュエータ
を構成する。噴射溝内の第１の側面電極２６ａを共通の
電位例えばアースに共通側接続端子２６ａ−１をとおし
て接続し、両側壁２４，２４の非噴射溝２２側の第２の
側面電極２６ｂ，２６ｂに駆動側接続端子２６ｂ−１を
とおしてパルス電圧を印加すると、第１および第２側面
電極２６ａ，２６ｂ間に圧電材料の分極方向と直角方向
の電界が発生し、図５に示すように、側壁２４，２４の
上下各部の圧電材料がそれぞれ反対方向に圧電厚みすべ
り効果により変形して、噴射溝２１内の容積を拡大す
る。そして、電圧の印加を停止すると、側壁２４、２４
が復帰する際に噴射溝２１内のインクに圧力を加え、イ
ンクをノズル孔３３から噴射することができる。
【００２２】上記基材１１，１２間の高抵抗層１３は、
該基材１１，１２の圧電材料よりも良導体であって、側
面電極に印加するパルス電圧に対してはほぼ絶縁体とし
て作用し、圧電材料を分極処理する際に印加する高電圧
に対しては導電体となるものである。たとえば、上記パ
ルス電圧によって圧電材料に発生する電界は約４．７ｋ
Ｖ／ｃｍ、分極処理するための高電圧によって発生する
電界は約１０〜３５ｋＶ／ｃｍ、高抵抗層１３の抵抗値
は、側壁両側面の電極間にて２ＭΩ〜１００ＭΩ、好ま
しくは２ＭΩ〜９ＭΩとする。
該基材１１，１２の圧電材料よりも良導体であって、側
面電極に印加するパルス電圧に対してはほぼ絶縁体とし
て作用し、圧電材料を分極処理する際に印加する高電圧
に対しては導電体となるものである。たとえば、上記パ
ルス電圧によって圧電材料に発生する電界は約４．７ｋ
Ｖ／ｃｍ、分極処理するための高電圧によって発生する
電界は約１０〜３５ｋＶ／ｃｍ、高抵抗層１３の抵抗値
は、側壁両側面の電極間にて２ＭΩ〜１００ＭΩ、好ま
しくは２ＭΩ〜９ＭΩとする。
【００２３】上記アクチュエータ基板１０製造方法を以
下に説明する。
下に説明する。
【００２４】まず図６に示すように、下側の基材１１を
構成するチタン酸ジルコン酸鉛系（ＰＺＴ）の圧電材料
を用意し、ドクターブレード法、スクリーン印刷法など
の手法を用いて、所定の厚さ（たとえば２ｍｍ）のグリ
ーンシート１１ａに成形する。該グリーンシート１１ａ
の上に、高抵抗層１３となる導電体として例えば耐熱ガ
ラスやセラミックスに、シリコンなど半導体の粉末、カ
ーボン粉末などを混合したものを使用し、スクリーン印
刷法、インクジェット印刷法などによって薄膜に形成す
る。高抵抗層１３の厚さは、１０００Å〜５０μｍ程度
でよい。
構成するチタン酸ジルコン酸鉛系（ＰＺＴ）の圧電材料
を用意し、ドクターブレード法、スクリーン印刷法など
の手法を用いて、所定の厚さ（たとえば２ｍｍ）のグリ
ーンシート１１ａに成形する。該グリーンシート１１ａ
の上に、高抵抗層１３となる導電体として例えば耐熱ガ
ラスやセラミックスに、シリコンなど半導体の粉末、カ
ーボン粉末などを混合したものを使用し、スクリーン印
刷法、インクジェット印刷法などによって薄膜に形成す
る。高抵抗層１３の厚さは、１０００Å〜５０μｍ程度
でよい。
【００２５】そして、高抵抗層１３の上に、上側の基材
１２を構成するチタン酸ジルコン酸鉛系（ＰＺＴ）の圧
電材料をドクターブレード法、スクリーン印刷法などの
手法を用いて、所定の厚さ（たとえば約２００μｍ）の
グリーンシート１２ａに成形する。このように高抵抗層
１３の上に上側の基材１２を直接形成してもよいが、別
のところで成形した基材のグリーンシート１２ａを、高
抵抗層１３の上に重ねてもよい。
１２を構成するチタン酸ジルコン酸鉛系（ＰＺＴ）の圧
電材料をドクターブレード法、スクリーン印刷法などの
手法を用いて、所定の厚さ（たとえば約２００μｍ）の
グリーンシート１２ａに成形する。このように高抵抗層
１３の上に上側の基材１２を直接形成してもよいが、別
のところで成形した基材のグリーンシート１２ａを、高
抵抗層１３の上に重ねてもよい。
【００２６】このように得られた積層体を、加圧圧着、
脱脂、焼結工程を経て、一体焼結体とする。この段階で
は、上下両側の基材１１，１２の自発分極方向は、ラン
ダムであり、圧電特性を有しない。
脱脂、焼結工程を経て、一体焼結体とする。この段階で
は、上下両側の基材１１，１２の自発分極方向は、ラン
ダムであり、圧電特性を有しない。
【００２７】次に、上記の積層体の上下両面（すなわち
両基材１１，１２の高抵抗層１３とは反対側の面）に、
図７に示すように、分極用電極１４をスパッタリング、
蒸着法等の手法にて形成する。そして、圧電材料がが強
誘電性を失わない温度（即ち、キュリー温度以下）にさ
れた、例えば１５０℃の図示しないシリコンオイルなど
の絶縁オイル中にて分極処理を行なう。分極処理は、高
抵抗層１３と分極用電極１４，１４との間に、分極用電
源１９により、下側の基材１１と上側の基材１２に１０
〜３５ｋＶ／ｃｍ程度の電界を印加する。これにより、
下側の基材１１と上側の基材１２は、それぞれ高抵抗層
１３から分極用電極１４，１４に向かう方向（矢印Ｐ方
向）、すなわち互いに相反する方向に分極される。分極
処理の温度は、圧電材料の特性に応じて決定されるもの
で、常温であっても差し支えない。分極処理完了後には
分極用電極１４を研削加工により除去する。なお、分極
用電極１４は、積層体の上下両面に当接するだけでもよ
い。
両基材１１，１２の高抵抗層１３とは反対側の面）に、
図７に示すように、分極用電極１４をスパッタリング、
蒸着法等の手法にて形成する。そして、圧電材料がが強
誘電性を失わない温度（即ち、キュリー温度以下）にさ
れた、例えば１５０℃の図示しないシリコンオイルなど
の絶縁オイル中にて分極処理を行なう。分極処理は、高
抵抗層１３と分極用電極１４，１４との間に、分極用電
源１９により、下側の基材１１と上側の基材１２に１０
〜３５ｋＶ／ｃｍ程度の電界を印加する。これにより、
下側の基材１１と上側の基材１２は、それぞれ高抵抗層
１３から分極用電極１４，１４に向かう方向（矢印Ｐ方
向）、すなわち互いに相反する方向に分極される。分極
処理の温度は、圧電材料の特性に応じて決定されるもの
で、常温であっても差し支えない。分極処理完了後には
分極用電極１４を研削加工により除去する。なお、分極
用電極１４は、積層体の上下両面に当接するだけでもよ
い。
【００２８】次に、図８に示すように、積層体に、ダイ
ヤモンドブレード１８等により、深さ約４００μｍ、幅
約２０〜４０μｍの複数のインク噴射溝２１と非噴射溝
２２を切削加工し、各溝間に側壁２４を形成する。側壁
２４の両側面を含む積層体の全表面に、図９に示すよう
に、側面電極および接続端子となる導電層２６を、蒸
着、無電解メッキ等の方法により形成する。そして、積
層体の上面１０ｃおよび前面１０ａを研磨する等の方法
により、図１に示すように、該面１０ｃ，１０ａの導電
層２６を除去し、さらに、非噴射溝２２の底面に沿って
レーザ光を照射して、該底面の導電層を溝状に除去する
（溝を２５で示す）ことで、側壁２４の側面の導電層を
側面電極２６ａ，２６ｂとして独立させる。また、縦溝
１５の底面および下面１０ｄに、溝２５に連続する溝２
７を同様にレーザ光により加工し、接続端子２６ａ−
１，２６ｂ−１を形成する。なお、上面１０ｃおよび前
面１０ａ等の電極を形成しない部分には、予めマスク処
理しておいて導電層２６を除去する方法をとることもで
きる。
ヤモンドブレード１８等により、深さ約４００μｍ、幅
約２０〜４０μｍの複数のインク噴射溝２１と非噴射溝
２２を切削加工し、各溝間に側壁２４を形成する。側壁
２４の両側面を含む積層体の全表面に、図９に示すよう
に、側面電極および接続端子となる導電層２６を、蒸
着、無電解メッキ等の方法により形成する。そして、積
層体の上面１０ｃおよび前面１０ａを研磨する等の方法
により、図１に示すように、該面１０ｃ，１０ａの導電
層２６を除去し、さらに、非噴射溝２２の底面に沿って
レーザ光を照射して、該底面の導電層を溝状に除去する
（溝を２５で示す）ことで、側壁２４の側面の導電層を
側面電極２６ａ，２６ｂとして独立させる。また、縦溝
１５の底面および下面１０ｄに、溝２５に連続する溝２
７を同様にレーザ光により加工し、接続端子２６ａ−
１，２６ｂ−１を形成する。なお、上面１０ｃおよび前
面１０ａ等の電極を形成しない部分には、予めマスク処
理しておいて導電層２６を除去する方法をとることもで
きる。
【００２９】前記下側の基材１１は、圧電特性を有しな
い安価なセラミックス等の剛体材料の上に、圧電特性を
有するセラミックスの薄い材料を重ねた構成とし、さら
にその上に上記のように高抵抗層１３および上側の基材
１２を積層した構成をとることができる。
い安価なセラミックス等の剛体材料の上に、圧電特性を
有するセラミックスの薄い材料を重ねた構成とし、さら
にその上に上記のように高抵抗層１３および上側の基材
１２を積層した構成をとることができる。
【００３０】また、高抵抗層１３を形成する方法とし
て、カーボン、銀などの導電金属を含むペースト層を一
方のグリーンシート１１ａまたは１２ａの上に印刷法な
どによって形成し、両クリーンシート１１ａ，１２ａを
重ねて高温焼成するとき、ペーストの導電金属を上下基
材１１，１２の境界部分に拡散させることで、圧電材料
の中間に高抵抗層１３を形成することもできる。この場
合、高抵抗層１３を形成する材料としては、高温焼成で
拡散する金属、導電材ならば、なんでも良い。
て、カーボン、銀などの導電金属を含むペースト層を一
方のグリーンシート１１ａまたは１２ａの上に印刷法な
どによって形成し、両クリーンシート１１ａ，１２ａを
重ねて高温焼成するとき、ペーストの導電金属を上下基
材１１，１２の境界部分に拡散させることで、圧電材料
の中間に高抵抗層１３を形成することもできる。この場
合、高抵抗層１３を形成する材料としては、高温焼成で
拡散する金属、導電材ならば、なんでも良い。
【００３１】本実施の形態のインク噴射装置は、上述し
たように、高抵抗層１３が、基材１１，１２の圧電材料
よりも良導体であって、圧電材料を分極する際に印加す
る高電圧に対しては導電体であるので、従来の焼結体の
薄板を形成し接着する場合に比して、圧電材料のグリー
ンシートをドクターブレード法、スクリーン印刷法など
の手法で形成し、かつ高抵抗層を印刷法などによってグ
リーンシートの上に薄膜に形成して焼結することができ
るため、安価にかつ容易に製作することができる。しか
も、焼結後であっても、高抵抗層を分極用の電極とする
ことで、両基材１１，１２を容易に分極することができ
る。
たように、高抵抗層１３が、基材１１，１２の圧電材料
よりも良導体であって、圧電材料を分極する際に印加す
る高電圧に対しては導電体であるので、従来の焼結体の
薄板を形成し接着する場合に比して、圧電材料のグリー
ンシートをドクターブレード法、スクリーン印刷法など
の手法で形成し、かつ高抵抗層を印刷法などによってグ
リーンシートの上に薄膜に形成して焼結することができ
るため、安価にかつ容易に製作することができる。しか
も、焼結後であっても、高抵抗層を分極用の電極とする
ことで、両基材１１，１２を容易に分極することができ
る。
【００３２】また、高抵抗層１３が、側面電極に印加す
るパルス電圧に対してはほとんど電流を流さないので、
パルス電圧によって側面電極２６ａ，２６ｂ間が高抵抗
層１３によって短絡することがなく、側壁２４を効率よ
く変形させることができる。そして、高抵抗層１３は上
記のように薄膜に形成できるから、側壁２４に高抵抗層
１３の占める範囲を小さくし、圧電材料の占める範囲を
大きくでき、その結果、側壁２４を効率よくかつ大きく
変形させ、インクの噴射特性を向上することができた。
るパルス電圧に対してはほとんど電流を流さないので、
パルス電圧によって側面電極２６ａ，２６ｂ間が高抵抗
層１３によって短絡することがなく、側壁２４を効率よ
く変形させることができる。そして、高抵抗層１３は上
記のように薄膜に形成できるから、側壁２４に高抵抗層
１３の占める範囲を小さくし、圧電材料の占める範囲を
大きくでき、その結果、側壁２４を効率よくかつ大きく
変形させ、インクの噴射特性を向上することができた。
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態のインク噴射装置を分解し
て示す斜視図である。
て示す斜視図である。
【図２】同インク噴射装置の水平断面図である。
【図３】同インク噴射装置を下方から見た斜視図であ
る。
る。
【図４】同インク噴射装置を下方から見た斜視図であ
る。
る。
【図５】同インク噴射装置の縦断面図である。
【図６】同インク噴射装置の製造工程を示す斜視図であ
る。
る。
【図７】同インク噴射装置の分極工程を示す断面図であ
る。
る。
【図８】同インク噴射装置の製造工程を示す斜視図であ
る。
る。
【図９】同インク噴射装置の製造工程を示す斜視図であ
る。
る。
１０ アクチュエータ基板 １１ 下側の基板 １２ 上側の基板 １３ 高抵抗層 ２２ 噴射溝 ２３ 非噴射溝 ２４ 側壁 ２６ａ，１６ｂ 電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C057 AF52 AF93 AG45 AG82 AG90 AG92 AG93 AM03 AM22 AP02 AP22 AP23 AP25 AP54 AP55 BA03 BA14
Claims (5)
- 【請求項１】 インクを噴射する溝を含む複数の溝をそ
れぞれ隔てる複数の側壁を、前記複数の溝の配列平面と
直交する方向に積層した複数の圧電材料で構成するとと
もに、該圧電材料をその積層方向でかつ互いに相反する
方向に分極し、 前記側壁の両側面に、各圧電材料にわたって電極を備
え、 該両側面の電極間にパルス電圧を印加することにより、
前記圧電材料に分極方向とほぼ直交する電界を発生して
圧電厚みすべり効果により前記側壁を変形させ、インク
を噴射するインク噴射装置において、 前記圧電材料間に、該圧電材料よりも良導体であって、
前記両側面の電極に印加するパルス電圧に対してはほぼ
絶縁体として作用し、前記各圧電材料を分極する際に印
加する高電圧に対しては導電体となる高抵抗層を設けた
ことを特徴とするインク噴射装置。 - 【請求項２】 前記高抵抗層は、前記側壁両側面の電極
間にてほぼ２ＭΩ〜１００ＭΩの抵抗を有するものであ
ることを特徴とする請求項１に記載のインク噴射装置。 - 【請求項３】 前記側壁は、前記複数の圧電材料と前記
高抵抗層との一体焼結体であることを特徴とする請求項
１に記載のインク噴射装置。 - 【請求項４】 インクを噴射する溝を含む複数の溝をそ
れぞれ隔てる複数の側壁を、前記複数の溝の配列平面と
直交する方向に積層した複数の圧電材料で構成するとと
もに、該圧電材料をその積層方向でかつ互いに相反する
方向に分極し、 前記側壁の両側面に、各圧電材料にわたって電極を備
え、 前記圧電材料間に、該圧電材料よりも良導体であって、
前記両側面の電極に印加するパルス電圧に対してはほぼ
絶縁体として作用し、前記各圧電材料を分極する際に印
加する高電圧に対しては導電体となる高抵抗層を設けた
インク噴射装置の製造方法において、 前記高抵抗層を複数の圧電材料のグリーンシートで挟
み、焼結して一体化した積層体を形成する工程と、 前記高抵抗層と、それとは反対側の前記複数の圧電材料
の面との間に電圧を印加して前記複数の圧電材料を互い
に相反する方向に分極する工程と、 前記積層体に、前記高抵抗層と複数の圧電材料とにわた
って、前記複数の側壁によって隔てた複数の溝を加工す
る工程と、 前記側壁の両側面を含む前記積層体の表面に導電性膜を
形成する工程と、 前記導電性膜を分割し、前記側壁の両側面に前記電極を
形成する工程とからなることを特徴とするインク噴射装
置の製造方法。 - 【請求項５】 前記高抵抗層は、前記複数の圧電材料の
グリ−ンシートのうち少なくとも１つの表面に、薄膜形
成することを特徴とする請求項４に記載のインク噴射装
置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11655699A JP4196474B2 (ja) | 1999-04-23 | 1999-04-23 | インク噴射装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11655699A JP4196474B2 (ja) | 1999-04-23 | 1999-04-23 | インク噴射装置およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000301718A true JP2000301718A (ja) | 2000-10-31 |
| JP4196474B2 JP4196474B2 (ja) | 2008-12-17 |
Family
ID=14690049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11655699A Expired - Lifetime JP4196474B2 (ja) | 1999-04-23 | 1999-04-23 | インク噴射装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4196474B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002172789A (ja) * | 2000-12-04 | 2002-06-18 | Konica Corp | インクジェットヘッドの製造方法 |
| JP2012171290A (ja) * | 2011-02-23 | 2012-09-10 | Sii Printek Inc | 液体噴射ヘッドの製造方法、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 |
| JP2013071422A (ja) * | 2011-09-29 | 2013-04-22 | Canon Inc | 液体吐出ヘッド |
| JP2020006537A (ja) * | 2018-07-04 | 2020-01-16 | エスアイアイ・プリンテック株式会社 | ヘッドチップ、液体噴射ヘッドおよび液体噴射記録装置 |
| JP2020100000A (ja) * | 2018-12-19 | 2020-07-02 | エスアイアイ・プリンテック株式会社 | ヘッドチップ、液体噴射ヘッドおよび液体噴射記録装置 |
-
1999
- 1999-04-23 JP JP11655699A patent/JP4196474B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002172789A (ja) * | 2000-12-04 | 2002-06-18 | Konica Corp | インクジェットヘッドの製造方法 |
| JP2012171290A (ja) * | 2011-02-23 | 2012-09-10 | Sii Printek Inc | 液体噴射ヘッドの製造方法、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 |
| JP2013071422A (ja) * | 2011-09-29 | 2013-04-22 | Canon Inc | 液体吐出ヘッド |
| JP2020006537A (ja) * | 2018-07-04 | 2020-01-16 | エスアイアイ・プリンテック株式会社 | ヘッドチップ、液体噴射ヘッドおよび液体噴射記録装置 |
| JP7198006B2 (ja) | 2018-07-04 | 2022-12-28 | エスアイアイ・プリンテック株式会社 | ヘッドチップ、液体噴射ヘッドおよび液体噴射記録装置 |
| JP2020100000A (ja) * | 2018-12-19 | 2020-07-02 | エスアイアイ・プリンテック株式会社 | ヘッドチップ、液体噴射ヘッドおよび液体噴射記録装置 |
| JP7185518B2 (ja) | 2018-12-19 | 2022-12-07 | エスアイアイ・プリンテック株式会社 | ヘッドチップ、液体噴射ヘッドおよび液体噴射記録装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4196474B2 (ja) | 2008-12-17 |
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