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JP3633040B2 - Ink jet apparatus and manufacturing method thereof - Google Patents
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JP3633040B2 - Ink jet apparatus and manufacturing method thereof - Google Patents

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    • B41J2202/10Finger type piezoelectric elements

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、インク噴射装置及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
今日、これまでのインパクト方式の印字装置にとってかわり、その市場を大きく拡大しつつあるノンインパクト方式の印字装置のなかで、原理が最も単純で、かつ多階調化やカラー化が容易であるものとして、インクジェット方式の印字装置が挙げられる。なかでも印字に使用するインク滴のみを噴射するドロップ・オン・デマンド型が、噴射効率の良さ、ランニングコストの安さなどから急速に普及している。
【0003】
ドロップ・オン・デマンド型として特公昭53−12138号公報に開示されているカイザー型、あるいは特公昭61−59914号公報に開示されているサーマルジェット型がその代表的な方式としてある。このうち、前者は小型化が難しく、後者は高熱をインクに加えるためにインクの耐熱性に対する要求が必要とされ、それぞれに非常に困難な問題を抱えている。
【0004】
以上のような欠陥を同時に解決する新たな方式として提案されたのが、特開昭63−247051号公報に開示されている圧電セラミックスを利用したせん断モード型である。
【0005】
図13に示すように、上記せん断モード型のインク噴射装置600は、底壁601、天壁602及びその間のせん断モードアクチュエータ壁603からなる。そのアクチュエータ壁603は、底壁601に接着され、且つ矢印611方向に分極された下部壁607と、天壁602に接着され、且つ矢印609方向に分極された上部壁605からなっている。アクチュエータ壁603は一対となって、その間にインク流路613を形成し、且つ次の一対のアクチュエータ壁603の間には、インク流路613よりも狭い空間615を形成している。
【0006】
各インク流路613の一端には、ノズル618を有するノズルプレート617が固着され、各アクチュエータ壁603の両側面には電極619,621が金属化層として設けられている。各電極619,621はインクと絶縁するための絶縁層(図示せず)で覆われている。そして、空間615に面している電極621はアース623に接続され、インク流路613内に設けられている電極619はアクチュエータ駆動回路を与えるシリコン・チップ625に接続されている。
【0007】
次に、このインク噴射装置600の製造方法を説明する。まず、矢印611に分極された圧電セラミックス層を底壁601に接着し、矢印609に分極された圧電セラミックス層を天壁602に接着する。各圧電セラミックス層の厚みは、下部壁607、上部壁605の高さに等しい。次に、圧電セラミックス層に、平行な溝をダイヤモンドカッティング円板の回転等によって形成して、下部壁607、上部壁605を形成する。そして、真空蒸着によって下部壁607の側面に電極619を形成し、その電極619上に前記電極層を設ける。同様にして上部壁605の側面に電極621、前記絶縁層を設ける。
【0008】
上部壁605の天頂部と下部壁607の天頂部とを接着してインク流路613と空間615とを形成する。次に、ノズル618が形成されているノズルプレート617を、ノズル618がインク流路613と対応するように、インク流路613及び空間615の一端に接着し、インク流路613と空間615との他端をシリコン・チップ625とアース623とに接続する。
【0009】
そして、各インク流路613の電極619,621にシリコン・チップ625が電圧を印加することによって、各アクチュエータ壁603がインク流路613の容積を増加する方向に圧電厚みすべり変形して、所定時間後電圧印加が停止されてインク流路613の容積が増加状態から自然状態となってインク流路613内のインクに圧力が加えられ、インク滴がノズル618から噴射される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した構成のインク噴射装置600では、空間615に面している電極619,621はアース623に接続され、インク流路613内に設けられている電極619,621は、アクチュエータ駆動回路を与えるシリコン・チップ625に接続されているが、その電気接続の具体的構成および方法が開示されていない。また、空間615にはインクが入らず、インク流路613にのみインクが選択的に充填されているが、その具体的構成および方法が開示されていない。そこで、例えば、インク流路613が50個あるとすると、空気室615は51個必要となり、電極619,621の電気的接続が101ケ所であり、その101ケ所は狭ピッチであるので、電気的接続およびインク流入の分離が難しく、そのための工程に時間がかかり、大量生産性に劣るといった問題点があった。
【0011】
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、電極の取り出しが簡易で、且つ信頼性の高い電気的接続が行えるインク噴射装置を提供すると共に、前記インク噴射装置を容易に製造する、大量生産性に優れたインク噴射装置の製造方法を提示することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明のインク噴射装置は、第1の部材と第2の部材とが接合して構成されたアクチュエータ素子と、前記アクチュエータ素子の一方の面において前記第1の部材に形成され、一端を前記第2の部材によって封鎖された複数の第1の溝と、前記第1の部材と第2の部材とにわたって形成され、前記第1の溝と交互に配置される、インクを噴射する噴射溝と、前記アクチュエータ素子の前記複数の第1の溝及び前記噴射溝の内面に形成された電極と、前記第1の部材と第2の部材との接合面に形成され、一端が前記第1の溝の内面の電極に接続され、他端が前記アクチュエータ素子の他方の面へ延びた引出用電極と、前記第2の部材の前記噴射溝と接続するマニホールド部材とを有する。
【0013】
尚、好ましくは、前記第1の部材には、前記噴射溝と接続するノズルを有するノズルプレートが設けられる。
【0014】
また、前記第1の溝と前記噴射溝との間の側壁の少なくとも一部は圧電材料で構成され、前記電極は、その側壁を変形させるために前記圧電材料の両側に設けられ、前記引出電極は、前記圧電材料の一方の側の電極に接続される。
【0015】
さらに、前記アクチュエータ素子の前記一方の面に接合され、前記噴射溝をインク流路、前記第1の溝を空気室として形成するカバープレートを有する。
また、前記引出用電極の他端は、前記アクチュエータ素子の他方の面に形成された第2の電極に接続され、その第2の電極は、制御部に接続される基板上の電極パターンと接続される。
【0016】
本発明のインク噴射装置の製造方法は、複数の第1の溝とインクを噴射する噴射溝とを一方の面に交互に有するアクチュエータ素子と、その溝の内面に形成された電極と、前記第1の溝の電極と接続され前記アクチュエータ素子の他方の面へ延びる引出用電極とを有するインク噴射装置の製造方法において、前記アクチュエータ素子を構成する第1の部材と第2の部材を用意する第1の工程と、前記第1の部材に前記第1の溝を形成する第2の工程と、前記第1の部材と第2の部材との接合面に前記引出用電極を形成する第3の工程と、その第3の工程の後、前記第1の溝の一端を前記第2の部材により封鎖するように前記第1の部材と第2の部材とを前記接合面において接合する第4の工程と、その第4の工程の後、前記複数の第1の溝の間に、前記第1の部材と第2の部材とにわたって前記噴射溝を形成する第5の工程と、前記第1の溝の内面に、前記引出用電極と接続する電極、及び前記噴射溝の内面に電極をそれぞれ形成する第の工程と、前記第2の部材の前記噴射溝に接続するマニホールド部材を設ける第7の工程とからなる。
【0017】
尚、好ましくは、さらに、前記第1の部材に、前記噴射溝と接続するノズルを設ける工程を備える。
【0018】
また、前記アクチュエータ素子の前記一方の面に、前記噴射溝をインク流路、前記第1の溝を空気室として形成するカバープレートを接合する。
さらに、前記アクチュエータ素子の前記第1の溝がある面とは反対側の面に、前記引出用電極と接続する第2の電極を形成する工程をさらに備える。
【0019】
【作用】
上記の構成を有する本発明の請求項1に係るインク噴射装置おいては、アクチュエータ素子が第1の部材と第2の部材とが接合して構成され、複数の第1の溝が第1の部材に、第1の溝と交互に配置される噴射溝が第1の部材と第2の部材とにわたってそれぞれ形成され、第1の溝の電極が、第1の部材と第2の部材との接合面に形成された引出用電極を介してアクチュエータ素子の他方の面へ引き出され、制御部と電気的に接続される。第2の部材の噴射溝にマニホールド部材が接続される。
【0020】
尚、好ましくは、第1の部材にノズルが設けられ、噴射溝にマニホールド部材の共通インク室からインクが供給されて、引出用電極から電極に印加された電圧によりインクが噴射される。
【0021】
また好ましくは、第1の溝と前記噴射溝との間の側壁の少なくとも一部は圧電材料で構成され、その圧電材料製の側壁が変形されてインクが噴射される。
【0022】
さらに好ましくは、アクチュエータ素子の前記一方の面にカバープレートが接合され、噴射溝をインク流路、第1の溝を空気室とる。
また好ましくは、引出用電極の他端は、アクチュエータ素子の他方の面に形成された第2の電極に接続され、その第2の電極に、制御部から基板上の電極パターンを介して電圧が印加される。
【0023】
請求項6に係るインク噴射装置の製造方法においては、アクチュエータ素子を構成する第1の部材に第1の溝、第1の部材と第2の部材とにわたって第1の溝の間に配置される噴射溝をそれぞれ形成し、第2の部材の噴射溝にマニホールド部材を接続する。第1の部材と第2の部材との接合面に引出用電極を形成しておき、第1の溝の内面に電極を形成することで、電極と引出用電極とを接続する。よって電極を容易に取出し、かつ制御部と信頼性の高い電気的接続を可能にする。
【0024】
尚、好ましくは、インクを噴射するためのノズルを第1の部材設ける。
【0025】
また、アクチュエータ素子の一方の面にカバープレートを接合し、噴射溝をインク流路、第1の溝を空気室として形成する。
【0026】
さらに、アクチュエータ素子の第1の溝がある面とは反対側の面に、引出用電極と接続する第2の電極を形成し、その第2の電極を介して電極に電圧を印加可能にする。
【0027】
【0028】
【実施例】
以下、本発明を具体化した一実施例を図面を参照して説明する。
【0029】
図1に示すように、矢印105の方向に分極されたアクチュエータ板101は、厚さ1mmのチタン酸ジルコン酸鉛系(PZT)の圧電セラミックス材料で形成されている。
【0030】
前記アクチュエータ板101の上面103には、全域にわたって厚み約30μmのリフトオフ用のフィルムレジスト膜127が形成されており、更に、その上面103がダイヤモンドブレード等により切削加工されて、深さ300μm、幅200μmの複数の溝108が形成されている。また、その溝108を隔てる隔壁109は、例えば幅200μmである。尚、前記溝108がインクを噴射しないインク室を後に構成する。
【0031】
一方、目止め部材102は、前記アクチュエータ板101と同じ厚さである1mmの酸化アルミニウム材料で形成されている。
【0032】
前記目止め部材102には所定パターンを有する電極が形成されており、図1に示すように、側面110には、幅80μmで上面111と側面110に係る第1の稜線113から側面110と底面112に係る第2の稜線114にまで伸びる引出用電極115と、幅120μmで前記第1の稜線113より第2の稜線へ長さ150μm伸びるレジスト層の上に同寸法の金属膜が被覆した第1の複合層116とが交互に形成されている。また、前記目止め部材102の上面111には、全ての前記引出用電極115と前記第1の複合層116とに跨る幅を有し、第1の稜線から上面111と背面に係る第3の稜線へ長さ100μmで伸びるレジスト層の上に同寸法の金属膜が被覆した第2の複合層117が形成されている。更に、下面112及び背面には全面電極が形成されている。
【0033】
ここで、前記目止め部材102に形成された電極パターンの作製方法を図2、図3を参照して説明する。
【0034】
まず、酸化アルミニウム材料からなる目止め部材102の側面110及び上面111にフォトレジスト膜を形成する。例えば、ヘキスト社製のリフトオフ用のレジスト(AZ5214E)を用い、スプレー法にて約2.0μmのレジスト膜118を均一に成膜し、クリーンオーブンにて90℃、30分間ベークを行う。次に、図2(a)に示すように、80μm幅の遮蔽部122と120μm幅の透過部121とが交互に並んだガラスマスク120を介して、積算照度で15mJほどの露光119を側面110に対して行う。尚、実際には露光時にはマスクと基板は密着させるが、図ではわかりやすいように離して記載してある。また、上面111に対してはマスクを介さずに全面露光を行う。
【0035】
露光後、同クリーンオーブンにて115℃30分のベークを行う。さらにその後、専用の現像液で現像を行うと、マスクの透過部121、即ちレジストに光が照射された部分は、現像液に不溶となって基板に残って残存部124となり、それ以外の部分は現像液に溶解除去され、除去部123となる。この一連の工程により、図2(b)および図3(a)に示すようなリフトオフに有効なオーバーハング形状のフォトレジストパターンを作ることができる。
【0036】
上記のフォトレジストパターン付きの目止め部材102の上面111、側面110、下面112及び背面に対し、蒸着により、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、金(Au)の順番で、それぞれ、0.05μm、0.5μm、0.2μmほど金属膜125を形成する。そして、その後に目止め部材102を有機溶剤等に浸漬させて、レジストの残存部124を除去する。但し除去前に、図2(c)、図3(c)に示すように、上面111の一部(第1の稜線113より第3の稜線へ100μm)と側面110の一部(第1の稜線113より第2の稜線へ150μm)とをカバーするように低接着性テープ126を貼っておく。すると、低粘着性テープ126により被覆された部位以外のフォトレジストの残存部124が、その上層に形成された金属膜125ごと取り除かれる。
【0037】
最後に、前記低粘着性テープ126を剥がせば、図2(d)、図3(d)に示すように、側面110には、前記引出用電極115と第1の複合層116とが交互に形成され、上面111には第2の複合層117が形成されている目止め部材102が完成する。
【0038】
なお、使用するフォトレジストは、上記一実施例にあげた液体以外にも、フィルム上のものを用いても良く、また、目止め部材102の素材も、上記一実施例では原料費が安価である酸化アルミニウムを用いたが、アクチュエータ板101と同素材のPZTも含めて、他のセラミックス材料、ガラス、シリコン等でも良い。
【0039】
続いて、目止め部材102とアクチュエータ板101は、図4に示すように、前記目止め部材102の上面111と前記アクチュエータ板101の上面106とが同一平面となり、且つ前記目止め部材102の側面110に形成された第1の複合層116が前記アクチュエータ板101に形成された溝108に一対一に対応するように、目止め部材102の側面110とアクチュエータ板102の一端面106とをエポキシ系接着剤(図示せず)を介して接合される。
【0040】
その後、隣接する溝108を隔てる隔壁109の中心位置に、ダイヤモンドブレードによる切削加工等により、例えば深さ300μm、幅80μmである複数の噴射溝128を形成する。前記噴射溝128は、アクチュエータ板101一端から目止め部材102の終端に跨って伸びている。以上により、インク滴を噴射するインク流路となる噴射溝128と、空気室となる溝108とが交互に配列され、また、厚み方向に分極されたPZTよりなる側壁129を備えたアクチュエータ素子100が形成される。
【0041】
続いて、該アクチュエータ素子100の表面に、蒸着法などの手法により図5に示すような金属導電膜130を形成する。このとき、図7に示すように、蒸着方向が前記溝108,128の配列方向と所定の角度を持つようにして、蒸着金属131が側壁129のシャドウ効果により影になる部分には蒸着されないようにする。これにより、特にマスキングを行なわなくても側壁129に部分的な蒸着を行なわせることが出来る。これ利用して、噴射溝128を構成する側壁129の上半分だけに前記金属導電膜130が形成させる。これを図中左右2回に分けて行なうことにより、全ての側壁129、アクチュエータ素子100の上面103及び側面に金属導電膜130が形成される。
【0042】
また、この蒸着により、溝部108を構成する側壁129に形成された金属導電膜130と前記目止め部材102の側面106に形成された引出用電極115とは電気的に連結される。また、アクチュエータ素子100の下面104全面にも同様に蒸着法などの手法により金属導電層107が形成される。
【0043】
上記蒸着工程において、溝108の方が噴射溝128よりも幅を広く設定すると、側壁129の溝108の内表面の全域に金属導電膜130が形成されるが、溝108の幅を噴射溝128の幅の4倍未満に設定すれば、該溝108の底部140には形成されない部分が残り、溝108を構成する一対の側壁129に形成された2つの金属導電膜130が導通することが無い。
【0044】
続いて、アクチュエータ素子100を有機溶剤等に浸し、アクチュエータ板101の上面103に形成されていた前記フィルムレジスト膜127と、目止め部材102の上面111の一部に形成されていた前記第2の複合層117と、該目止め部材102の側面110に形成されていた前記第1の複合層116とを、各々の上面に形成された前記金属導電膜130ごと取り除く。
【0045】
これにより、金属導電膜130は、図6に示すように、噴射溝128内に形成された接地電極131と、溝108内に形成された駆動電極132とに分割される。尚、前記接地電極131は、目止め部材102の上面111に形成された電極及び背面に形成された電極を介してアクチュエータ素子100の下面104に形成された金属導電層107と導通している。また、駆動電極132も前記目止め部材102に形成された引出用電極115を介して前記金属導電層107と導通している。つまり、この段階では金属導電層107にて接地電極131と駆動電極132とが導通している。
【0046】
続いて、図8に示すようにアクチュエータ素子100の下面104に、上面103に形成された溝108に対応する位置に、深さ30μm、幅100μmの複数の第1の電極分離溝138が、また、目止め部材102の下面112にて全ての前記第1の電極分離溝138に跨るように、目止め部材102の下面112にて、深さ30μm、幅100μmの第2の電極分離溝139が、それぞれダイヤモンドブレードによる切削加工などにより形成される。これにより、アクチュエータ素子100の下面104に形成されている金属導電層107は、前記引出用電極115に電気的に連結する駆動用電極135と、前記接地電極131に電気的に連結し、且つ前記駆動用電極135に電気的に連結しない接地用電極136とに分割される。
【0047】
次に、図9に示すように、アクチュエータ素子100の上面にカバープレート144を図示しない接着層を介して接合する。これにより、前記噴射溝128はインク流路149となり、溝108は空気室148となる。続いて、駆動電極パターン142、接地電極パターン143が形成された基板141と、前記アクチュエータ素子100の下面104とを接合する。その際、前記駆動電極パターン142と前記駆動用電極135とを、また前記接地電極パターン143と前記接地用電極136とをそれぞれ半田付け等の方法により、電気的および機械的に接合する。また、前記アクチュエータ素子100を構成する目止め部材102の端面には、マニホールド部材145を図示しない接着層を介して接合する。
【0048】
アクチュエータ素子100において、前記マニホールド部材145を接合した面に対して反対側にあたる端面には、各噴射溝128の位置に対応した位置にノズル147が設けられたノズルプレート146が図示しない接着層を介して接着される。このノズルプレートは、ポリアルキレン(例えばエチレン)テレフタレート、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネイト、酢酸セルロース等のプラスチックによって形成されている。
【0049】
以上の工程により、前記アクチュエータ素子100は、インク流路149と、電極を有し少なくとも一部が圧電セラミックスからなる側壁129と、空気室148とを複数備えたインク噴射装置200となる。ここで、空気室148は、目止め部材102とノズルプレート146とカバープレート144によって囲まれているため、マニホールド部材145内部およびインク流路149内部にのみインクが簡単に入り、該空気室148にインクが入ることがない。
【0050】
次に、制御部のブロック図を示す図10によって、本実施例の制御部の構成を説明する。同図に示すように、前記基板141上の駆動電極パターン142は、各々個々にLSIチップ51に接続され、クロックライン52、データライン53、電圧ライン54及びアースライン55もLSIチップ51に接続されている。尚、インク流路149内の接地電極131全てに導通する接地用電極112は、アースライン55に接続されている。LSIチップ51は、クロックライン52から供給された連続するクロックパルスに基づいて、データライン53上に現れるデータから、どのノズル147からインク液滴の噴射を行うべきかを判断する。そして、LSIチップ51は、駆動するインク流路149に対応する駆動電極132に導通する駆動電極パターン142に、電圧ライン54の電圧Vを印加し、前記インク流路149以外のインク流路149に対応する駆動電極132に導通する駆動電極パターン142にアースライン55を接続して接地する。
【0051】
次に、本実施例製造方法によるインク噴射装置200の動作を図11、12を用いて説明する。図11に示すインク流路149bからインク液滴を噴射するために、対応する駆動電極132d、132eに対し電圧パルスを与える(ここで、ある駆動電極132に対して電圧を与えることは、その駆動電極132に電圧を印加し、指示しない駆動電極132を接地することを言う)。すると、図12に示すように、側壁129cには矢印202方向の電界が発生し、側壁129dには矢印201方向の電界が発生し、側壁129cと129dとが圧電厚みすべり効果により、互いに離れるように動く。すると、インク流路149bの容積が増大して、ノズル147b付近を含むインク流路149b内の圧力が減少する。これにより、インク流路149b内に図示しないインク供給源からマニホールド145を介してインク流路149bにインクが供給される。
【0052】
次に、駆動電圧の印加を停止してインク流路149bの容積を前記増加状態から自然状態へと減少させ、インク流路149b内のインクがインク液滴となり、ノズル47bから噴射される。
【0053】
また、前記実施例においては、まず、駆動電圧をインク流路149bの容積が増加する方向に印加してインク流路149bにインクを供給し、次に駆動電圧の印加を停止しインク流路149bの容積を自然状態に減少しインク液滴を噴射していたが、まず駆動電圧をインク流路149bの容積が減少するように印加してインク流路149b内のインクをインク液滴として噴射してから、駆動電圧の印加を停止して、インク流路149bの容積を前記減少状態から自然状態へと増加させ、インク流路149bにインクを供給してもよい。
【0054】
上述したように、本実施例の製造方法によると、インク噴射装置200は、フィルムレジスト膜127を形成した後、溝108を切削加工し、隔壁109を形成したアクチュエータ板101に、フォトレジスト法により引出用電極115を形成した酸化アルミニウム材料からなる目止め部材102を接合し、前記隔壁109に噴射溝128を切削加工にて形成した後に、溝108内表面、噴射溝128内表面にそれぞれ駆動電極132、接地電極131を蒸着法等により金属層を形成し、該電極132、131にそれぞれ導通する駆動用電極135、接地用電極136を、電気的、機械的に半田を介して基板141と接合することで作製される。このように、切削加工、フォトレジスト処理、金属膜形成を行なうだけで作製されるため、大量生産性に優れる。
【0055】
また、本実施例のインク噴射装置200の目止め部材102は、空気室148へのインクの侵入を防ぐ機能も備えている。さらに駆動電極132と導通する駆動用電極135が、従来よりも広いピッチで形成できる。従って、基板141上に形成した電極パターン142との電気的コネクトが容易であり、信頼性が向上する。
【0056】
また、本実施例のインク噴射装置200は、側壁129の接着部が1カ所であるので、接着部のエネルギー損失が小さい。さらに、空気室148には、空気が充填されているので、側壁129の変形がしやすく、電圧が低くて良い。
【0057】
尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。当然、上記実施例であげた各部の寸法においても同様である。
【0058】
例えば、上記実施例のインク噴射装置の製造過程おいて、アクチュエータ素子100の下面104に蒸着を行なって金属導電層107を形成していたが、目止め部材102の下面112が前記基板141との接続に問題無い程度に広ければ、金属導電層107は必ずしも必要でない。
【0059】
【発明の効果】
上述したように本発明のインク噴射装置においては、アクチュエータ素子が第1の部材と第2の部材とが接合して構成され、複数の第1の溝が第1の部材に、第1の溝と交互に配置される噴射溝が第1の部材と第2の部材とにわたってそれぞれ形成され、第2の部材の噴射溝にマニホールド部材が接続される。また第1の溝の電極が、第1の部材と第2の部材との接合面に形成された引出用電極を介してアクチュエータ素子の他方の面へ引き出されるので、電極と制御部との電気的接続が容易となる。
【0060】
また、その製造方法においては、アクチュエータ素子を構成する第1の部材に第1の溝、第1の部材と第2の部材とにわたって第1の溝の間に配置される噴射溝をそれぞれ形成し、第2の部材の噴射溝にマニホールド部材を接続する。第1の部材と第2の部材との接合面に引出用電極を形成しておき、第1の溝の内面に電極を形成することで、電極と引出用電極とが接続されるので、電極が容易に取出され、かつ制御部と信頼性の高い電気的接続が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のインク噴射装置の製造工程を示す斜視図である。
【図2】同インク噴射装置に係る電極パターンの形成工程を示す説明図である。
【図3】同インク噴射装置に係る電極パターンの形成工程を示す斜視図である。
【図4】同インク噴射装置の製造工程を示す斜視図である。
【図5】同インク噴射装置の製造工程を示す斜視図である。
【図6】同インク噴射装置の製造工程を示す斜視図である。
【図7】同インク噴射装置の製造工程を示す断面図である。
【図8】同インク噴射装置の製造工程を示す斜視図である。
【図9】同インク噴射装置の構成を示す説明図である。
【図10】同インク噴射装置の制御部を示すブロック図である。
【図11】同インク噴射装置の動作を示す説明図である。
【図12】同インク噴射装置の動作を示す説明図である。
【図13】従来例のインク噴射装置を示す図である。
【符号の説明】
100 アクチュエータ素子
101 アクチュエータ板
102 目止め部材
105 分極方向
115 引出用電極
129 側壁
131 接地電極
132 駆動電極
135 駆動用電極
136 接地用電極
144 カバープレート
145 マニホールド部材
148 空気室
149 インク流路
200 インク噴射装置
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an ink ejecting apparatus and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
Today, instead of conventional impact printing devices, the non-impact printing devices that are expanding the market greatly have the simplest principle and are easy to achieve multi-gradation and colorization. As an example, an ink jet printing apparatus may be used. Among them, the drop-on-demand type that ejects only ink droplets used for printing is rapidly spreading due to its good ejection efficiency and low running cost.
[0003]
Typical examples of the drop-on-demand type include a Kaiser type disclosed in Japanese Patent Publication No. 53-12138 or a thermal jet type disclosed in Japanese Patent Publication No. 61-59914. Among these, the former is difficult to reduce in size, and the latter requires a heat resistance requirement for applying high heat to the ink, and each has a very difficult problem.
[0004]
As a new method for simultaneously solving the above defects, a shear mode type using a piezoelectric ceramic disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-247051 is proposed.
[0005]
As shown in FIG. 13, the shear mode type ink ejecting apparatus 600 includes a bottom wall 601, a top wall 602, and a shear mode actuator wall 603 therebetween. The actuator wall 603 is composed of a lower wall 607 bonded to the bottom wall 601 and polarized in the direction of arrow 611 and an upper wall 605 bonded to the top wall 602 and polarized in the direction of arrow 609. A pair of actuator walls 603 form an ink flow path 613 therebetween, and a space 615 narrower than the ink flow path 613 is formed between the next pair of actuator walls 603.
[0006]
A nozzle plate 617 having nozzles 618 is fixed to one end of each ink flow path 613, and electrodes 619 and 621 are provided as metallization layers on both side surfaces of each actuator wall 603. Each electrode 619 and 621 is covered with an insulating layer (not shown) for insulating from ink. The electrode 621 facing the space 615 is connected to the ground 623, and the electrode 619 provided in the ink flow path 613 is connected to a silicon chip 625 that provides an actuator driving circuit.
[0007]
Next, a method for manufacturing the ink ejecting apparatus 600 will be described. First, the piezoelectric ceramic layer polarized by the arrow 611 is bonded to the bottom wall 601, and the piezoelectric ceramic layer polarized by the arrow 609 is bonded to the top wall 602. The thickness of each piezoelectric ceramic layer is equal to the height of the lower wall 607 and the upper wall 605. Next, parallel grooves are formed in the piezoelectric ceramic layer by rotating a diamond cutting disk or the like to form a lower wall 607 and an upper wall 605. Then, an electrode 619 is formed on the side surface of the lower wall 607 by vacuum deposition, and the electrode layer is provided on the electrode 619. Similarly, the electrode 621 and the insulating layer are provided on the side surface of the upper wall 605.
[0008]
The ink flow path 613 and the space 615 are formed by bonding the zenith portion of the upper wall 605 and the zenith portion of the lower wall 607. Next, the nozzle plate 617 in which the nozzles 618 are formed is bonded to one end of the ink flow path 613 and the space 615 so that the nozzle 618 corresponds to the ink flow path 613, and the ink flow path 613 and the space 615 are separated. The other end is connected to silicon chip 625 and ground 623.
[0009]
Then, when the silicon chip 625 applies a voltage to the electrodes 619 and 621 of each ink flow path 613, each actuator wall 603 is deformed by a piezoelectric thickness in the direction in which the volume of the ink flow path 613 is increased, for a predetermined time. The post-voltage application is stopped, the volume of the ink flow path 613 is changed from the increased state to the natural state, pressure is applied to the ink in the ink flow path 613, and ink droplets are ejected from the nozzles 618.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the ink ejecting apparatus 600 having the above-described configuration, the electrodes 619 and 621 facing the space 615 are connected to the ground 623, and the electrodes 619 and 621 provided in the ink flow path 613 serve as actuator driving circuits. Although it is connected to the silicon chip 625 to be provided, the specific configuration and method of the electrical connection are not disclosed. In addition, ink does not enter the space 615 and ink is selectively filled only in the ink flow path 613, but the specific configuration and method are not disclosed. Therefore, for example, if there are 50 ink flow paths 613, 51 air chambers 615 are required, and there are 101 electrical connections between the electrodes 619 and 621, and the 101 positions are narrow pitches. Separation of connection and inflow of ink is difficult, and it takes time to complete the process, resulting in inferior mass productivity.
[0011]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an ink ejecting apparatus that can easily take out an electrode and perform highly reliable electrical connection. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method of an ink ejecting apparatus that is excellent in mass productivity.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the ink ejecting apparatus of the present invention is configured by joining a first member and a second member.WasAn actuator element;One surface of the actuator element is formed on the first member, and is formed across a plurality of first grooves sealed at one end by the second member, and the first member and the second member. , The ejection grooves for ejecting ink, which are alternately arranged with the first grooves, andThe plurality of first grooves of the actuator elementAnd the injection grooveFormed on the joint surface between the first member and the second member, one end connected to the electrode on the inner surface of the first groove, and the other end of the other actuator element. Extraction electrode extending to the surfaceAnd a manifold member connected to the injection groove of the second memberAnd have.
[0013]
Preferably,SaidThe first member includesSaid injection grooveA nozzle plate having a nozzle connected to the nozzle plate is provided.
[0014]
In addition, the first grooveBetween the jet grooveAt least a part of the side wall is made of a piezoelectric material, the electrodes are provided on both sides of the piezoelectric material to deform the side wall, and the extraction electrode is connected to an electrode on one side of the piezoelectric material. .
[0015]
In addition,A cover plate that is joined to the one surface of the actuator element and forms the ejection groove as an ink flow path and the first groove as an air chamber.Have
The other end of the extraction electrode is connected to a second electrode formed on the other surface of the actuator element, and the second electrode is connected to an electrode pattern on a substrate connected to the control unit. Is done.
[0016]
The manufacturing method of the ink ejecting apparatus of the present invention includes a plurality of first grooves.And ejection grooves for ejecting inkOn one sideAlternatelyAn actuator element having an electrode formed on the inner surface of the groove;Of the first grooveA first step of preparing a first member and a second member constituting the actuator element in a method of manufacturing an ink ejecting apparatus having an extraction electrode connected to an electrode and extending to the other surface of the actuator element; A second step of forming the first groove in the first member; a third step of forming the extraction electrode on a joint surface between the first member and the second member; and After the third step,One end of the first groove is sealed with the second memberA fourth step of joining the first member and the second member at the joining surface;After the fourth step, a fifth step of forming the injection groove across the first member and the second member between the plurality of first grooves;An electrode connected to the extraction electrode on the inner surface of the first grooveAnd an electrode on the inner surface of the injection grooveEach forming a second6And the processA seventh step of providing a manifold member connected to the injection groove of the second member;Consists of.
[0017]
Preferably,further,In the first member,The spray groove andProviding a nozzle for connection.
[0018]
Also, the aboveA cover plate that forms the ejection groove as an ink flow path and the first groove as an air chamber on the one surface of the actuator element.Join.
Furthermore, the method further includes a step of forming a second electrode connected to the extraction electrode on a surface opposite to the surface having the first groove of the actuator element.
[0019]
[Action]
In the ink ejecting apparatus according to claim 1 of the present invention having the above-described configuration, the actuator element is configured by joining the first member and the second member,A plurality of first grooves are formed in the first member, and injection grooves alternately arranged with the first grooves are formed over the first member and the second member, respectively.The electrode of the first groove is drawn out to the other surface of the actuator element via the drawing electrode formed on the joint surface between the first member and the second member, and is electrically connected to the control unit. .A manifold member is connected to the ejection groove of the second member.
[0020]
Preferably, the first memberA nozzle,Ink is supplied to the ejection groove from the common ink chamber of the manifold member.AndDepending on the voltage applied to the electrode from the extraction electrodeRiiIs injected.
[0021]
Also preferably,At least a part of the side wall between the first groove and the injection groove is made of a piezoelectric material,The side wall made of piezoelectric material is deformedInk jettedIt is.
[0022]
More preferably,A cover plate is joined to the one surface of the actuator element;Spray grooveInk flow path, first grooveThe air chamber andYouThe
Preferably, the other end of the extraction electrode is connected to a second electrode formed on the other surface of the actuator element, and a voltage is applied to the second electrode from the control unit via an electrode pattern on the substrate. Applied.
[0023]
In the method of manufacturing the ink ejecting apparatus according to claim 6, the actuator element is configured.A first groove is formed in the first member, and an injection groove disposed between the first groove is formed across the first member and the second member, and a manifold member is connected to the injection groove of the second member To do.An extraction electrode is formed on the joint surface between the first member and the second member, and the electrode is formed on the inner surface of the first groove, thereby connecting the electrode and the extraction electrode. Therefore, it is possible to easily take out the electrode and to make a reliable electrical connection with the control unit.
[0024]
Preferably,, LeeThe nozzle for injecting the ink is the first memberInProvide.
[0025]
Also,A cover plate is joined to one surface of the actuator element, and the ejection groove is formed as an ink flow path and the first groove is formed as an air chamber.To do.
[0026]
Furthermore, a second electrode connected to the extraction electrode is formed on the surface opposite to the surface having the first groove of the actuator element, and the second electrodeThrough the electrodeAllow voltage to be applied.
[0027]
[0028]
【Example】
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0029]
As shown in FIG. 1, the actuator plate 101 polarized in the direction of the arrow 105 is made of a lead zirconate titanate (PZT) piezoelectric ceramic material having a thickness of 1 mm.
[0030]
A lift-off film resist film 127 having a thickness of about 30 μm is formed over the entire upper surface 103 of the actuator plate 101, and the upper surface 103 is cut by a diamond blade or the like to have a depth of 300 μm and a width of 200 μm. A plurality of grooves 108 are formed. Moreover, the partition 109 separating the grooves 108 is, for example, 200 μm wide. The groove 108 will later constitute an ink chamber in which ink is not ejected.
[0031]
On the other hand, the sealing member 102 is made of 1 mm aluminum oxide material having the same thickness as the actuator plate 101.
[0032]
An electrode having a predetermined pattern is formed on the sealing member 102, and as shown in FIG. 1, the side surface 110 has a width of 80 μm and the side surface 110 and the bottom surface from the first ridge line 113 related to the top surface 111 and the side surface 110. A first electrode 115 extending to the second ridge line 114 according to 112 and a resist layer having a width of 120 μm and extending from the first ridge line 113 to the second ridge line by a length of 150 μm, and a metal film of the same size coated thereon; 1 composite layers 116 are alternately formed. In addition, the top surface 111 of the sealing member 102 has a width that spans all the extraction electrodes 115 and the first composite layer 116, and a third ridge line from the first ridge line to the top surface 111 and the back surface. A second composite layer 117 covered with a metal film of the same size is formed on a resist layer extending to the ridge line with a length of 100 μm. Furthermore, full-surface electrodes are formed on the lower surface 112 and the rear surface.
[0033]
Here, a method for producing an electrode pattern formed on the sealing member 102 will be described with reference to FIGS.
[0034]
First, a photoresist film is formed on the side surface 110 and the upper surface 111 of the sealing member 102 made of an aluminum oxide material. For example, a resist for lift-off (AZ5214E) manufactured by Hoechst is used to uniformly form a resist film 118 having a thickness of about 2.0 μm by a spray method, and baking is performed at 90 ° C. for 30 minutes in a clean oven. Next, as shown in FIG. 2A, an exposure 119 of about 15 mJ in accumulated illuminance is applied to the side surface 110 through a glass mask 120 in which shielding portions 122 having a width of 80 μm and transmission portions 121 having a width of 120 μm are alternately arranged. To do. In practice, the mask and the substrate are brought into close contact during exposure, but they are shown separated from each other for easy understanding. Further, the entire upper surface 111 is exposed without using a mask.
[0035]
After exposure, baking is performed at 115 ° C. for 30 minutes in the same clean oven. Thereafter, when development is performed with a dedicated developer, the transmissive portion 121 of the mask, that is, the portion irradiated with light on the resist becomes insoluble in the developer and remains on the substrate to become the remaining portion 124, and the other portions Is dissolved and removed in the developing solution to form a removal portion 123. Through this series of steps, an overhang-shaped photoresist pattern effective for lift-off as shown in FIGS. 2B and 3A can be produced.
[0036]
The upper surface 111, the side surface 110, the lower surface 112, and the back surface of the sealing member 102 with the photoresist pattern are each deposited in an order of chromium (Cr), nickel (Ni), and gold (Au) by vapor deposition. The metal film 125 is formed to have a thickness of 05 μm, 0.5 μm, and 0.2 μm. Thereafter, the sealing member 102 is immersed in an organic solvent or the like to remove the remaining portion 124 of the resist. However, before removal, as shown in FIGS. 2C and 3C, a part of the upper surface 111 (100 μm from the first ridge line 113 to the third ridge line) and a part of the side surface 110 (the first ridge line). A low adhesive tape 126 is applied so as to cover 150 μm from the ridge line 113 to the second ridge line. Then, the remaining portion 124 of the photoresist other than the portion covered with the low adhesive tape 126 is removed together with the metal film 125 formed on the upper layer.
[0037]
Finally, when the low-adhesive tape 126 is peeled off, the extraction electrode 115 and the first composite layer 116 are alternately formed on the side surface 110 as shown in FIGS. 2 (d) and 3 (d). The sealing member 102 having the second composite layer 117 formed on the upper surface 111 is completed.
[0038]
Note that the photoresist used may be the one on the film in addition to the liquid listed in the above example, and the material of the sealing member 102 is low in raw material cost in the above example. Although certain aluminum oxide is used, other ceramic materials, glass, silicon, etc., including PZT, which is the same material as the actuator plate 101, may be used.
[0039]
Subsequently, as shown in FIG. 4, the sealing member 102 and the actuator plate 101 are configured such that the top surface 111 of the sealing member 102 and the top surface 106 of the actuator plate 101 are in the same plane, and the side surface of the sealing member 102. The side surface 110 of the sealing member 102 and the one end surface 106 of the actuator plate 102 are epoxy-based so that the first composite layer 116 formed on the 110 corresponds to the groove 108 formed on the actuator plate 101 on a one-to-one basis. It joins via an adhesive agent (not shown).
[0040]
Thereafter, a plurality of injection grooves 128 having a depth of 300 μm and a width of 80 μm, for example, are formed at the center position of the partition wall 109 separating the adjacent grooves 108 by cutting with a diamond blade or the like. The ejection groove 128 extends from one end of the actuator plate 101 to the end of the sealing member 102. As described above, the actuator element 100 including the ejection grooves 128 serving as the ink flow paths for ejecting ink droplets and the grooves 108 serving as the air chambers are alternately arranged, and includes the side wall 129 made of PZT polarized in the thickness direction. Is formed.
[0041]
Subsequently, a metal conductive film 130 as shown in FIG. 5 is formed on the surface of the actuator element 100 by a technique such as vapor deposition. At this time, as shown in FIG. 7, the deposition direction has a predetermined angle with the arrangement direction of the grooves 108 and 128 so that the deposition metal 131 is not deposited on the shadowed portion of the side wall 129. To. Thereby, partial vapor deposition can be performed on the side wall 129 without performing masking. By utilizing this, the metal conductive film 130 is formed only on the upper half of the side wall 129 constituting the injection groove 128. By performing this in two steps, left and right in the figure, the metal conductive film 130 is formed on all the side walls 129, the upper surface 103 and the side surfaces of the actuator element 100.
[0042]
Further, by this vapor deposition, the metal conductive film 130 formed on the side wall 129 constituting the groove portion 108 and the extraction electrode 115 formed on the side surface 106 of the sealing member 102 are electrically connected. Similarly, the metal conductive layer 107 is formed on the entire lower surface 104 of the actuator element 100 by a technique such as vapor deposition.
[0043]
In the vapor deposition step, if the groove 108 is set wider than the injection groove 128, the metal conductive film 130 is formed over the entire inner surface of the groove 108 on the side wall 129, but the width of the groove 108 is reduced to the injection groove 128. If the width is set to be less than four times the width of the groove 108, a portion not formed on the bottom 140 of the groove 108 remains, and the two metal conductive films 130 formed on the pair of side walls 129 constituting the groove 108 do not conduct. .
[0044]
Subsequently, the actuator element 100 is immersed in an organic solvent or the like, and the film resist film 127 formed on the upper surface 103 of the actuator plate 101 and the second surface formed on a part of the upper surface 111 of the sealing member 102. The composite layer 117 and the first composite layer 116 formed on the side surface 110 of the sealing member 102 are removed together with the metal conductive film 130 formed on each upper surface.
[0045]
As a result, the metal conductive film 130 is divided into a ground electrode 131 formed in the ejection groove 128 and a drive electrode 132 formed in the groove 108 as shown in FIG. The ground electrode 131 is electrically connected to the metal conductive layer 107 formed on the lower surface 104 of the actuator element 100 via an electrode formed on the upper surface 111 of the sealing member 102 and an electrode formed on the rear surface. The drive electrode 132 is also electrically connected to the metal conductive layer 107 via the extraction electrode 115 formed on the sealing member 102. That is, at this stage, the ground electrode 131 and the drive electrode 132 are electrically connected in the metal conductive layer 107.
[0046]
Subsequently, as shown in FIG. 8, a plurality of first electrode separation grooves 138 having a depth of 30 μm and a width of 100 μm are formed on the lower surface 104 of the actuator element 100 at positions corresponding to the grooves 108 formed on the upper surface 103. A second electrode separation groove 139 having a depth of 30 μm and a width of 100 μm is formed on the lower surface 112 of the sealing member 102 so as to straddle all the first electrode separation grooves 138 on the lower surface 112 of the sealing member 102. These are formed by cutting with a diamond blade. Accordingly, the metal conductive layer 107 formed on the lower surface 104 of the actuator element 100 is electrically connected to the driving electrode 135 electrically connected to the extraction electrode 115 and the ground electrode 131, and It is divided into a ground electrode 136 that is not electrically connected to the drive electrode 135.
[0047]
Next, as shown in FIG. 9, the cover plate 144 is bonded to the upper surface of the actuator element 100 via an adhesive layer (not shown). As a result, the ejection groove 128 becomes the ink flow path 149, and the groove 108 becomes the air chamber 148. Subsequently, the substrate 141 on which the drive electrode pattern 142 and the ground electrode pattern 143 are formed and the lower surface 104 of the actuator element 100 are bonded. At this time, the drive electrode pattern 142 and the drive electrode 135 are joined together electrically and mechanically by a method such as soldering, and the ground electrode pattern 143 and the ground electrode 136 are joined together. Further, the manifold member 145 is bonded to the end face of the sealing member 102 constituting the actuator element 100 through an adhesive layer (not shown).
[0048]
In the actuator element 100, a nozzle plate 146 provided with a nozzle 147 at a position corresponding to the position of each injection groove 128 is disposed on an end surface on the opposite side to the surface where the manifold member 145 is joined via an adhesive layer (not shown). Glued together. The nozzle plate is made of a plastic such as polyalkylene (for example, ethylene) terephthalate, polyimide, polyetherimide, polyetherketone, polyethersulfone, polycarbonate, or cellulose acetate.
[0049]
Through the above steps, the actuator element 100 becomes the ink ejecting apparatus 200 including a plurality of ink flow paths 149, side walls 129 having electrodes and at least a portion made of piezoelectric ceramics, and air chambers 148. Here, since the air chamber 148 is surrounded by the sealing member 102, the nozzle plate 146, and the cover plate 144, ink easily enters only into the manifold member 145 and the ink flow path 149, and enters the air chamber 148. There is no ink.
[0050]
Next, the configuration of the control unit of this embodiment will be described with reference to FIG. 10 showing a block diagram of the control unit. As shown in the figure, the drive electrode patterns 142 on the substrate 141 are individually connected to the LSI chip 51, and the clock line 52, the data line 53, the voltage line 54 and the ground line 55 are also connected to the LSI chip 51. ing. The ground electrode 112 that is electrically connected to all the ground electrodes 131 in the ink flow path 149 is connected to the earth line 55. The LSI chip 51 determines which nozzle 147 should eject ink droplets from the data appearing on the data line 53 based on the continuous clock pulses supplied from the clock line 52. Then, the LSI chip 51 applies the voltage V of the voltage line 54 to the drive electrode pattern 142 that is electrically connected to the drive electrode 132 corresponding to the ink flow path 149 to be driven, and the ink flow path 149 other than the ink flow path 149 is applied. The earth line 55 is connected to the drive electrode pattern 142 that is electrically connected to the corresponding drive electrode 132 and grounded.
[0051]
Next, the operation of the ink ejecting apparatus 200 according to the manufacturing method of this embodiment will be described with reference to FIGS. In order to eject ink droplets from the ink flow path 149b shown in FIG. 11, a voltage pulse is applied to the corresponding drive electrodes 132d and 132e. This means applying a voltage to the electrode 132 and grounding the drive electrode 132 not designated). Then, as shown in FIG. 12, an electric field in the direction of arrow 202 is generated on the side wall 129c, an electric field in the direction of arrow 201 is generated on the side wall 129d, and the side walls 129c and 129d are separated from each other by the piezoelectric thickness slip effect. It moves to. Then, the volume of the ink flow path 149b increases, and the pressure in the ink flow path 149b including the vicinity of the nozzle 147b decreases. As a result, ink is supplied to the ink flow path 149b from the ink supply source (not shown) into the ink flow path 149b via the manifold 145.
[0052]
Next, the application of the drive voltage is stopped to reduce the volume of the ink flow path 149b from the increased state to the natural state, and the ink in the ink flow path 149b becomes an ink droplet and is ejected from the nozzle 47b.
[0053]
In the above embodiment, first, a drive voltage is applied in the direction in which the volume of the ink flow path 149b increases to supply ink to the ink flow path 149b, and then the application of the drive voltage is stopped to stop the ink flow path 149b. The ink volume was reduced to a natural state and ink droplets were ejected. First, a drive voltage was applied so that the volume of the ink channel 149b was decreased, and the ink in the ink channel 149b was ejected as ink droplets. Then, the application of the drive voltage may be stopped, the volume of the ink flow path 149b may be increased from the reduced state to the natural state, and ink may be supplied to the ink flow path 149b.
[0054]
As described above, according to the manufacturing method of the present embodiment, the ink ejecting apparatus 200 forms the film resist film 127 and then cuts the grooves 108 to form the partition plate 109 on the actuator plate 101 by the photoresist method. After the sealing member 102 made of an aluminum oxide material on which the extraction electrode 115 is formed is joined and the injection groove 128 is formed in the partition wall 109 by cutting, the driving electrode is respectively formed on the inner surface of the groove 108 and the inner surface of the injection groove 128. 132, a metal layer is formed on the ground electrode 131 by vapor deposition or the like, and the driving electrode 135 and the ground electrode 136 that are electrically connected to the electrodes 132 and 131 are joined to the substrate 141 electrically and mechanically through solder. It is produced by doing. Thus, since it is manufactured only by performing cutting, photoresist processing, and metal film formation, it is excellent in mass productivity.
[0055]
Further, the sealing member 102 of the ink ejecting apparatus 200 of this embodiment also has a function of preventing ink from entering the air chamber 148. Furthermore, the drive electrodes 135 that are electrically connected to the drive electrodes 132 can be formed with a wider pitch than in the prior art. Therefore, electrical connection with the electrode pattern 142 formed on the substrate 141 is easy, and reliability is improved.
[0056]
Further, in the ink ejecting apparatus 200 of the present embodiment, since there is one bonding portion of the side wall 129, the energy loss of the bonding portion is small. Further, since the air chamber 148 is filled with air, the side wall 129 can be easily deformed, and the voltage can be low.
[0057]
In addition, this invention is not limited to the said Example, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning. Of course, the same applies to the dimensions of the respective parts given in the above embodiments.
[0058]
For example, in the manufacturing process of the ink ejecting apparatus of the above embodiment, the metal conductive layer 107 is formed by performing vapor deposition on the lower surface 104 of the actuator element 100, but the lower surface 112 of the sealing member 102 is in contact with the substrate 141. The metal conductive layer 107 is not necessarily required as long as the connection is wide enough to cause no problem.
[0059]
【The invention's effect】
As described above, in the ink ejecting apparatus of the present invention, the actuator element is configured by joining the first member and the second member,A plurality of first grooves are formed in the first member, and injection grooves arranged alternately with the first grooves are formed over the first member and the second member, respectively, and a manifold is formed in the injection groove of the second member. The members are connected. AlsoSince the electrode of the first groove is drawn to the other surface of the actuator element through the lead electrode formed on the joint surface between the first member and the second member, the electrical connection between the electrode and the control unit Connection becomes easy.
[0060]
In the manufacturing method, an actuator element is configured.A first groove is formed in the first member, and an injection groove disposed between the first groove is formed across the first member and the second member, and a manifold member is connected to the injection groove of the second member To do.Since the extraction electrode is formed on the joint surface between the first member and the second member, and the electrode is formed on the inner surface of the first groove, the electrode and the extraction electrode are connected. Can be easily taken out, and a reliable electrical connection with the control unit becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view illustrating a manufacturing process of an ink ejecting apparatus according to an embodiment of the invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an electrode pattern forming process according to the ink ejecting apparatus.
FIG. 3 is a perspective view illustrating an electrode pattern forming process according to the ink ejecting apparatus.
FIG. 4 is a perspective view illustrating a manufacturing process of the ink ejecting apparatus.
FIG. 5 is a perspective view illustrating a manufacturing process of the ink ejecting apparatus.
FIG. 6 is a perspective view illustrating a manufacturing process of the ink ejecting apparatus.
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the ink ejecting apparatus.
FIG. 8 is a perspective view illustrating a manufacturing process of the ink ejecting apparatus.
FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating a configuration of the ink ejecting apparatus.
FIG. 10 is a block diagram illustrating a control unit of the ink ejecting apparatus.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing an operation of the ink ejecting apparatus.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing an operation of the ink ejecting apparatus.
FIG. 13 is a diagram illustrating a conventional ink ejecting apparatus.
[Explanation of symbols]
100 Actuator element
101 Actuator plate
102 Sealing member
105 Polarization direction
115 Extraction electrode
129 side wall
131 Ground electrode
132 Drive electrode
135 Driving electrode
136 Grounding electrode
144 Cover plate
145 Manifold member
148 Air chamber
149 ink flow path
200 Ink ejection device

Claims (9)

第1の部材と第2の部材とが接合して構成されたアクチュエータ素子と、
前記アクチュエータ素子の一方の面において前記第1の部材に形成され、一端を前記第2の部材によって封鎖された複数の第1の溝と、
前記第1の部材と第2の部材とにわたって形成され、前記第1の溝と交互に配置される、インクを噴射する噴射溝と、
前記アクチュエータ素子の前記複数の第1の溝及び前記噴射溝の内面に形成された電極と、
前記第1の部材と第2の部材との接合面に形成され、一端が前記第1の溝の内面の電極に接続され、他端が前記アクチュエータ素子の他方の面へ延びた引出用電極と
前記第2の部材の前記噴射溝と接続するマニホールド部材と
を有することを特徴とするインク噴射装置。
An actuator element formed by joining a first member and a second member;
A plurality of first grooves formed in the first member on one surface of the actuator element and sealed at one end by the second member;
An ejection groove for ejecting ink, which is formed across the first member and the second member, and is arranged alternately with the first groove;
Said plurality of first grooves and formed in said inner surface of the injection groove electrode of the actuator element,
An extraction electrode formed on a joint surface between the first member and the second member, one end connected to an electrode on the inner surface of the first groove, and the other end extending to the other surface of the actuator element; ,
An ink ejecting apparatus comprising: a manifold member connected to the ejection groove of the second member .
前記第1の部材には、前記噴射溝と接続するノズルを有するノズルプレートが設けられていることを特徴とする請求項1に記載のインク噴射装置。The ink ejecting apparatus according to claim 1, wherein the first member is provided with a nozzle plate having a nozzle connected to the ejection groove . 前記第1の溝と前記噴射溝との間の側壁の少なくとも一部は圧電材料で構成され、前記電極は、その側壁を変形させるために前記圧電材料の両側に設けられ、
前記引出電極は、前記圧電材料の一方の側の電極に接続されていることを特徴とする請求項1または2に記載のインク噴射装置。
At least a part of a side wall between the first groove and the injection groove is made of a piezoelectric material, and the electrodes are provided on both sides of the piezoelectric material to deform the side wall;
The extraction electrode, the ink jet apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that it is connected to one side electrode of the piezoelectric material.
前記アクチュエータ素子の前記一方の面に接合され、前記噴射溝をインク流路、前記第1の溝を空気室として形成するカバープレートをさらに有することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のインク噴射装置。 Is joined to the one surface of the actuator element, said ejection groove ink flow path, said first groove to any one of claims 1, characterized by further comprising a cover plate formed as an air chamber 3 of The ink ejecting apparatus according to the description. 前記引出用電極の他端は、前記アクチュエータ素子の他方の面に形成された第2の電極に接続され、その第2の電極は、制御部に接続される基板上の電極パターンと接続されることを特徴とする請求項1に記載のインク噴射装置。The other end of the extraction electrode is connected to a second electrode formed on the other surface of the actuator element, and the second electrode is connected to an electrode pattern on a substrate connected to the control unit. The ink ejecting apparatus according to claim 1. 複数の第1の溝とインクを噴射する噴射溝とを一方の面に交互に有するアクチュエータ素子と、その溝の内面に形成された電極と、前記第1の溝の電極と接続され前記アクチュエータ素子の他方の面へ延びる引出用電極とを有するインク噴射装置の製造方法において、
前記アクチュエータ素子を構成する第1の部材と第2の部材を用意する第1の工程と、
前記第1の部材に前記第1の溝を形成する第2の工程と、
前記第1の部材と第2の部材との接合面に前記引出用電極を形成する第3の工程と、
その第3の工程の後、前記第1の溝の一端を前記第2の部材により封鎖するように前記第1の部材と第2の部材とを前記接合面において接合する第4の工程と、
その第4の工程の後、前記複数の第1の溝の間に、前記第1の部材と第2の部材とにわたって前記噴射溝を形成する第5の工程と、
前記第1の溝の内面に、前記引出用電極と接続する電極、及び前記噴射溝の内面に電極をそれぞれ形成する第の工程と
前記第2の部材の前記噴射溝に接続するマニホールド部材を設ける第7の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
Actuator elements having a plurality of first grooves and ejection grooves for ejecting ink alternately on one surface, electrodes formed on the inner surfaces of the grooves, and the actuator elements connected to the electrodes of the first grooves In the manufacturing method of an ink ejecting apparatus having an extraction electrode extending to the other surface of
A first step of preparing a first member and a second member constituting the actuator element;
A second step of forming the first groove in the first member;
A third step of forming the extraction electrode on the joint surface between the first member and the second member;
After the third step, a fourth step of joining the first member and the second member at the joining surface so as to seal one end of the first groove with the second member;
After the fourth step, a fifth step of forming the injection groove across the first member and the second member between the plurality of first grooves;
A sixth step of forming, on the inner surface of the first groove, an electrode connected to the extraction electrode , and an electrode on the inner surface of the ejection groove ;
And a seventh step of providing a manifold member connected to the ejection groove of the second member .
さらに、前記第1の部材に、前記噴射溝と接続するノズルを設ける工程を備えることを特徴とする請求項に記載のインク噴射装置の製造方法。 The method for manufacturing an ink ejecting apparatus according to claim 6 , further comprising a step of providing a nozzle connected to the ejection groove in the first member. 前記アクチュエータ素子の前記一方の面に、前記噴射溝をインク流路、前記第1の溝を空気室として形成するカバープレートを接合することを特徴とする請求項6または7に記載のインク噴射装置の製造方法。8. The ink ejecting apparatus according to claim 6 , wherein a cover plate that forms the ejection groove as an ink flow path and the first groove as an air chamber is joined to the one surface of the actuator element. 9. Manufacturing method. 前記アクチュエータ素子の前記第1の溝がある面とは反対側の面に、前記引出用電極と接続する第2の電極を形成する工程をさらに備えることを特徴とする請求項6から8のいずれかに記載のインク噴射装置の製造方法。9. The method according to claim 6 , further comprising forming a second electrode connected to the extraction electrode on a surface opposite to the surface having the first groove of the actuator element. method of manufacturing an ink jet apparatus according to any.
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