JPH08290570A - Ink jet head - Google Patents
Ink jet headInfo
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- JPH08290570A JPH08290570A JP10081695A JP10081695A JPH08290570A JP H08290570 A JPH08290570 A JP H08290570A JP 10081695 A JP10081695 A JP 10081695A JP 10081695 A JP10081695 A JP 10081695A JP H08290570 A JPH08290570 A JP H08290570A
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- JP
- Japan
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- plate
- ink
- nozzle
- nozzle plate
- piezoelectric ceramic
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/10—Finger type piezoelectric elements
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、インクが噴射される複
数のノズルが形成されたノズルプレートと、前記ノズル
に連通するインク室を有し、該インク室内のインクにエ
ネルギーを発生するヘッド本体とを備えたインクジェッ
トヘッドに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a head body which has a nozzle plate having a plurality of nozzles for ejecting ink and an ink chamber communicating with the nozzles and which generates energy in the ink in the ink chamber. And an inkjet head provided with.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、ドロップオンデマンド方式のイン
クジェットヘッドとして、例えば、圧電セラミックスの
変形によってインク流路の容積を変化させ、その容積減
少時にインク流路内のインクをノズルから液滴として噴
射し、容積増大時にインク導入口からインク流路内にイ
ンクを導入するようにしたものがある。そして、所要の
印字データに従って所要の位置のノズルからインク滴を
噴射させることにより、インクジェットヘッドと対向す
る紙面上等に所望する文字や画像を形成するものであ
る。2. Description of the Related Art Conventionally, as a drop-on-demand type ink jet head, for example, the volume of an ink flow path is changed by deformation of piezoelectric ceramics, and when the volume is reduced, the ink in the ink flow path is ejected as a droplet from a nozzle. In some cases, ink is introduced into the ink flow path from the ink introduction port when the volume is increased. Then, ink droplets are ejected from a nozzle at a required position in accordance with required print data to form a desired character or image on a paper surface facing the inkjet head.
【0003】この種のインクジェットヘッドとしては、
例えば特開昭63−247051号公報に記載されてい
るものがある。このインクジェットヘッドは、圧電セラ
ミックスの隔壁によって隔てられた複数の平行なインク
流路を有し、前記インク流路の一端をノズルプレートの
前記ノズルに連通し、他の一端にインクを供給するイン
ク供給手段を接続し、前記隔壁の変形によってインク流
路の容積を変化させて前記ノズルからインクを噴射す
る。As an ink jet head of this type,
For example, there is one described in JP-A-63-247051. The ink jet head has a plurality of parallel ink flow paths separated by piezoelectric ceramic partitions, one end of the ink flow path communicates with the nozzle of the nozzle plate, and ink is supplied to the other end. By connecting the means, the volume of the ink flow path is changed by the deformation of the partition wall, and the ink is ejected from the nozzle.
【0004】上記のようなインクジェットヘッドのノズ
ルプレートの製造方法としては、例えば、特開昭61−
32761号公報に開示されているように、フィルム状
のノズルプレートにエキシマレーザビームによりノズル
を形成する方法が知られている。また、特開平3−29
7651号公報に開示されているように、高分子樹脂材
料の射出成形法によりノズルが形成されたノズルプレー
トを成形する方法が知られている。As a method for manufacturing the nozzle plate of the ink jet head as described above, for example, JP-A-61-161
As disclosed in Japanese Patent No. 32761, there is known a method of forming nozzles on a film-shaped nozzle plate by an excimer laser beam. In addition, JP-A-3-29
As disclosed in Japanese Patent No. 7651, there is known a method of molding a nozzle plate having nozzles formed by an injection molding method of a polymer resin material.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】元来、インクジェット
ヘッドのノズルは、ノズル内の容積が小さいと、インク
流路内にエアーを巻き込み、良好なインク噴射が行え
ず、印字品質が低下するという問題があった。Originally, in the case of a nozzle of an ink jet head, if the volume in the nozzle is small, air is entrained in the ink flow path, good ink ejection cannot be performed, and the printing quality deteriorates. was there.
【0006】上述した特開昭61−32761号公報に
開示されたエキシマレーザビームによりノズルを形成す
る方法では、直線的な孔加工しかできず、ノズル内面の
テーパ角を大きくとれない。よって、形成するノズルの
オリフィス径が決まれば、その径を有する直線的な孔が
形成されるのみであり、ノズル容積を大きくすることが
できない。In the method of forming a nozzle by an excimer laser beam disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 61-32761, only linear holes can be processed, and the taper angle of the inner surface of the nozzle cannot be made large. Therefore, once the orifice diameter of the nozzle to be formed is determined, only a linear hole having that diameter is formed, and the nozzle volume cannot be increased.
【0007】そこで、特開平3−297651号公報に
開示されたノズルプレートを射出成形で製造する方法に
よれば、ノズル内の容積を大きくし、エアーの巻き込み
を防止するなど、インク噴射に対して良好なノズル形状
にすることが容易に可能となる。例えば高分子材料であ
るポリサルホンで射出成形したノズルプレートと、圧電
セラミックスであるチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)で
形成されたアクチュエータプレートとを接着してなるイ
ンクジェットヘッドでは、ノズルプレートの線熱膨張係
数とアクチュエータプレートの線熱膨張係数とが大きく
異なる。そして、エポキシ系接着剤を用いてノズルプレ
ートとアクチュエータプレートとを接着する場合、比較
的高温にしてエポキシ系接着剤を加熱硬化する。一般的
な情報機器の輸送時などを考慮した保証すべき保存温度
域の低温側(例えば、−40℃)にインクジェットヘッ
ドが曝されると、線熱膨張係数の違いからノズルプレー
トがアクチュエータプレートから剥離することがあり、
良好に噴射されなくなって、印字品質が悪いという問題
があった。Therefore, according to the method of manufacturing a nozzle plate by injection molding disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-297651, the volume inside the nozzle is increased and the entrainment of air is prevented. A good nozzle shape can be easily obtained. For example, in an ink jet head formed by adhering a nozzle plate injection-molded with polysulfone, which is a polymer material, and an actuator plate formed with lead zirconate titanate (PZT), which is piezoelectric ceramics, a linear thermal expansion coefficient of the nozzle plate is used. And the coefficient of linear thermal expansion of the actuator plate are significantly different. When the nozzle plate and the actuator plate are bonded using the epoxy adhesive, the epoxy adhesive is heated and cured at a relatively high temperature. When the inkjet head is exposed to the low temperature side (for example, -40 ° C) of the storage temperature range that should be guaranteed in consideration of transportation of general information equipment, the nozzle plate moves from the actuator plate due to the difference in linear thermal expansion coefficient. May peel off,
There is a problem that the printing quality is poor because the jetting is not performed well.
【0008】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、印字品質に優れたインクジェッ
トヘッドを提供することを目的とするものである。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide an ink jet head having excellent printing quality.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の請求項1では、インクが噴射される複数のノ
ズルが形成されたノズルプレートと、前記ノズルに連通
するインク室を有し、該インク室内のインクにエネルギ
ーを与えるヘッド本体とを備えたインクジェットヘッド
において、前記ノズルプレート或いは前記インク吐出エ
ネルギー発生素子のいずれか一方または両方の接合部に
金属層を設けることを特徴とする。In order to achieve this object, in a first aspect of the present invention, there is provided a nozzle plate having a plurality of nozzles for ejecting ink, and an ink chamber communicating with the nozzles. In the ink jet head including a head body that applies energy to the ink in the ink chamber, a metal layer is provided on a joint portion of either one or both of the nozzle plate and the ink ejection energy generating element.
【0010】請求項2では、前記ノズルプレートは射出
成形法により形成され、前記ヘッド本体は圧電セラミッ
クスで形成されることを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, the nozzle plate is formed by an injection molding method, and the head main body is formed of piezoelectric ceramics.
【0011】請求項3では、−40℃〜80℃の環境に
おいて使用されることを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, it is used in an environment of -40 ° C to 80 ° C.
【0012】[0012]
【作用】上記の構成を有する本発明のインクジェットヘ
ッドでは、ノズルプレートとヘッド本体との間に形成さ
れる金属層が、前記ノズルプレートと前記ヘッド本体と
の接合強度を向上させる。また、前記金属層は前記ノズ
ルプレートと前記ヘッド本体との間に発生した熱歪み緩
衝材として作用する。In the ink jet head of the present invention having the above structure, the metal layer formed between the nozzle plate and the head body improves the bonding strength between the nozzle plate and the head body. Further, the metal layer acts as a thermal strain buffering material generated between the nozzle plate and the head body.
【0013】[0013]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0014】図2、図3及び図4に示すように、インク
ジェットヘッド300は、圧電セラミックスプレート3
02とカバープレート320とノズルプレート1とマニ
ホールド部材301とシールプレート340とから構成
されている。As shown in FIGS. 2, 3 and 4, the ink jet head 300 includes a piezoelectric ceramic plate 3
02, cover plate 320, nozzle plate 1, manifold member 301, and seal plate 340.
【0015】その圧電セラミックスプレート302は、
チタン酸ジルコン酸鉛系(PZT)等のセラミックス材
料で形成され、圧電セラミックスプレート302には、
ダイヤモンドブレード等により切削加工された複数の横
溝303が形成されている。また、その横溝303の側
面となる隔壁306は矢印305の方向に分極されてい
る。それらの横溝303は同じ深さであり、かつ平行で
あり、圧電セラミックスプレート302の対向する端面
302a,302bに開口して加工されている。The piezoelectric ceramic plate 302 is
The piezoelectric ceramic plate 302 is made of a ceramic material such as lead zirconate titanate (PZT).
A plurality of lateral grooves 303 are formed by cutting with a diamond blade or the like. The partition wall 306, which is the side surface of the lateral groove 303, is polarized in the direction of arrow 305. The lateral grooves 303 have the same depth and are parallel to each other, and are machined so as to open on the end surfaces 302a and 302b of the piezoelectric ceramic plate 302 facing each other.
【0016】また、圧電セラミックスプレート302の
端面302aには、縦溝311aが横溝303に連通す
るように1つ置きに形成されている。圧電セラミックス
プレート302の端面302bには、縦溝311bが横
溝303に連通するように1つ置きに形成されている。
そして、縦溝311a,311bは交互に形成されてお
り、縦溝311aと縦溝311bとは、隣合う横溝30
3に形成されている。尚、縦溝311aは、両外側の横
溝303に設けられている。また、圧電セラミックプレ
ート302の横溝303加工側に対して反対側の面30
2cには、導電材料によるパターン324,325が形
成されている。On the end surface 302a of the piezoelectric ceramic plate 302, vertical grooves 311a are formed every other one so as to communicate with the horizontal grooves 303. On the end surface 302b of the piezoelectric ceramic plate 302, vertical grooves 311b are formed every other one so as to communicate with the horizontal grooves 303.
The vertical grooves 311a and 311b are formed alternately, and the vertical groove 311a and the vertical groove 311b are adjacent to each other.
3 is formed. The vertical grooves 311a are provided in the lateral grooves 303 on both outer sides. In addition, the surface 30 of the piezoelectric ceramic plate 302 opposite to the side on which the lateral groove 303 is processed
Patterns 324 and 325 made of a conductive material are formed on 2c.
【0017】そして、圧電セラミックスプレート302
の溝加工面、且つ端面302aに対して斜め上方の位置
に配置されたスパッタリング等の蒸着源(図示せず)か
ら金属電極308,309,310が形成される(図2
における矢印330a,330bの方向から蒸着され
る)。尚、その際、圧電セラミックスプレート302の
端面302a及び隔壁306の天頂部には金属電極が形
成されないようにマスクしておく。すると、図2に示す
ように、金属電極308は、横溝303の両側面の上半
分の領域に形成され、金属電極309は、縦溝311a
が形成されていない横溝303の端面302a側の側面
の一部及び底面の一部に形成され、金属電極310は、
縦溝311aの側面のうち端面302a側に形成され
る。尚、金属電極308と金属電極309とは電気的に
接続され、金属電極308と金属電極310とは電気的
に接続されている。The piezoelectric ceramic plate 302
The metal electrodes 308, 309, 310 are formed from a vapor deposition source (not shown) such as sputtering, which is arranged at a position obliquely above the groove processed surface and the end surface 302a (FIG. 2).
Is vapor-deposited from the directions of arrows 330a and 330b in FIG. At this time, the end face 302a of the piezoelectric ceramic plate 302 and the zenith of the partition wall 306 are masked so that metal electrodes are not formed. Then, as shown in FIG. 2, the metal electrode 308 is formed in the upper half regions of both side surfaces of the lateral groove 303, and the metal electrode 309 is formed in the vertical groove 311a.
The metal electrode 310 is formed on a part of the side surface and a part of the bottom surface of the lateral groove 303 on which the end surface 302a is not formed.
It is formed on the end surface 302a side of the side surfaces of the vertical groove 311a. The metal electrode 308 and the metal electrode 309 are electrically connected, and the metal electrode 308 and the metal electrode 310 are electrically connected.
【0018】次に、圧電セラミックスプレート302の
面302c、且つ端面302bに対して斜め上方の位置
に配置されたスパッタリング等の蒸着源(図示せず)か
ら金属電極316,317が形成される(図4における
矢印331a,331bの方向から蒸着される)。尚、
圧電セラミックスプレート302の端面302b及び面
302cのパターン324,325が形成された領域に
金属電極が形成されないようにマスクしておく。する
と、図4に示すように、その金属電極316は、圧電セ
ラミックスプレート302の面302cにおいて縦溝3
11aの底面より端面302a側の領域及び縦溝311
a内面の側面の一部に形成される。このとき、縦溝31
1aに形成された金属電極310上にも金属電極316
が形成されて、縦溝311aの側面に形成された金属電
極316が金属電極310を介して金属電極308と電
気的に接続される。このため、縦溝311aが形成され
た横溝303aの片側の隔壁306に形成された金属電
極308が、その隔壁306によって構成される横溝3
03bを挟む他の横溝303aにおいて、前記横溝30
3bを構成するもう一つの隔壁306に形成された金属
電極308と電気的に接続される。また、金属電極31
6はパターン324に電気的に接続される。Next, metal electrodes 316 and 317 are formed from a vapor deposition source (not shown) such as sputtering, which is arranged obliquely above the surface 302c of the piezoelectric ceramic plate 302 and the end surface 302b (see FIG. 4 is vapor-deposited from the direction of arrows 331a and 331b). still,
Masking is performed so that metal electrodes are not formed in the regions of the end faces 302b and 302c of the piezoelectric ceramic plate 302 where the patterns 324 and 325 are formed. Then, as shown in FIG. 4, the metal electrode 316 is formed on the surface 302 c of the piezoelectric ceramics plate 302 in the vertical groove 3.
A region on the end face 302a side of the bottom surface of 11a and the vertical groove 311
a is formed on a part of the side surface of the inner surface. At this time, the vertical groove 31
The metal electrode 316 is formed on the metal electrode 310 formed on the first electrode 1a.
Is formed, and the metal electrode 316 formed on the side surface of the vertical groove 311a is electrically connected to the metal electrode 308 via the metal electrode 310. Therefore, the metal electrode 308 formed on the partition 306 on one side of the lateral groove 303a in which the vertical groove 311a is formed has the lateral groove 3 formed by the partition 306.
In the other lateral groove 303a sandwiching 03b, the lateral groove 30
It is electrically connected to a metal electrode 308 formed on another partition wall 306 forming 3b. In addition, the metal electrode 31
6 is electrically connected to the pattern 324.
【0019】そして、図3及び図4に示すように、金属
電極317は、圧電セラミックスプレート302の面3
02cにおいて縦溝311bの底面より圧電セラミック
スプレート302の中央側から端面302b側の領域、
縦溝311b内面の側面の全部及び縦溝311bの端面
302b側に形成される。このとき、縦溝311bと連
通する横溝303bの金属電極308上にも金属電極3
17が形成されて、縦溝311bの側面に形成された金
属電極317と電気的に接続される。このため、縦溝3
11bが形成された横溝303bの全ての金属電極30
8が金属電極317によって電気的に接続される。ま
た、金属電極317はパターン325に電気的に接続さ
れる。Then, as shown in FIGS. 3 and 4, the metal electrode 317 is formed on the surface 3 of the piezoelectric ceramic plate 302.
02c, a region from the center side of the piezoelectric ceramic plate 302 to the end face 302b side of the bottom surface of the vertical groove 311b,
It is formed on the entire inner side surface of the vertical groove 311b and on the end surface 302b side of the vertical groove 311b. At this time, the metal electrode 3 is also formed on the metal electrode 308 of the lateral groove 303b communicating with the vertical groove 311b.
17 is formed and is electrically connected to the metal electrode 317 formed on the side surface of the vertical groove 311b. Therefore, the vertical groove 3
All metal electrodes 30 of the lateral groove 303b in which 11b is formed
8 are electrically connected by the metal electrode 317. In addition, the metal electrode 317 is electrically connected to the pattern 325.
【0020】次に、前記圧電セラミックスプレート30
2の少なくとも金属電極308、309、317をスピ
ンコート法によりエポキシ樹脂の保護膜77(図6)で
被覆する。さらに、この保護膜77は絶縁膜としての機
能も有する。Next, the piezoelectric ceramic plate 30
At least the second metal electrodes 308, 309, and 317 are covered with an epoxy resin protective film 77 (FIG. 6) by spin coating. Further, the protective film 77 also has a function as an insulating film.
【0021】尚、スピンコート法によるエポキシ樹脂膜
のほか、ディッピング法、CVD法、などによりアクリ
ル樹脂などの他の有機材質或はSiO2などの無機材質
の保護膜77で被覆してもよい。In addition to the epoxy resin film formed by spin coating, a protective film 77 formed of another organic material such as acrylic resin or an inorganic material such as SiO 2 may be formed by a dipping method, a CVD method, or the like.
【0022】尚、金属電極310及び後述する空気室3
27を形成する横溝303aに形成されている金属電極
308はインクに接しないので、保護膜77により必ず
しも被覆する必要はない。Incidentally, the metal electrode 310 and the air chamber 3 described later.
Since the metal electrode 308 formed in the lateral groove 303a forming 27 is not in contact with the ink, it is not always necessary to cover it with the protective film 77.
【0023】次に、カバープレート320は、セラミッ
クス材料等から形成されており、圧電セラミックスプレ
ート302の横溝303加工側の面と、カバープレート
320とをエポキシ系接着剤120(図6)によって接
着する。従って、インクジェットヘッド300には、横
溝303の上面が覆われて、縦溝311bと連通するイ
ンク室304(図6参照)及び縦溝311aと連通する
非噴射領域としての空気室327(図6参照)が構成さ
れる。尚、インク室304は横溝303bに対応してお
り、空気室327は横溝303aに対応している。イン
ク室304及び空気室327は長方形断面の細長い形状
であり、全てのインク室304はインクが充填され、空
気室327は空気が充填される領域である。Next, the cover plate 320 is made of a ceramic material or the like, and the surface of the piezoelectric ceramic plate 302 on the side where the lateral groove 303 is processed is bonded to the cover plate 320 with an epoxy adhesive 120 (FIG. 6). . Therefore, in the inkjet head 300, the upper surface of the lateral groove 303 is covered, and the ink chamber 304 (see FIG. 6) communicating with the vertical groove 311b and the air chamber 327 as a non-ejection region communicating with the vertical groove 311a (see FIG. 6). ) Is configured. The ink chamber 304 corresponds to the lateral groove 303b, and the air chamber 327 corresponds to the lateral groove 303a. The ink chamber 304 and the air chamber 327 have an elongated shape with a rectangular cross section, all the ink chambers 304 are filled with ink, and the air chambers 327 are regions filled with air.
【0024】次に、圧電セラミックスプレート302の
端面302a及びカバープレート320の端面に、各イ
ンク室304の位置に対応した位置に開口部341が設
けられ、且つチタン酸ジルコン酸鉛系(PZT)のセラ
ミックス材料等から形成されたシールプレート340を
エポキシ系接着剤などで接着する。Next, an opening 341 is provided at a position corresponding to the position of each ink chamber 304 on the end surface 302a of the piezoelectric ceramic plate 302 and the end surface of the cover plate 320, and a lead zirconate titanate (PZT) system is used. A seal plate 340 made of a ceramic material or the like is adhered with an epoxy adhesive or the like.
【0025】そして、シールプレート340の、後述す
るノズルプレート1との接着面に、蒸着法によりAuの
金属薄膜層342を形成する。このとき、形成する金属
薄膜層342が各金属電極309と電気的に接続しない
ようにする。なお、シートプレート340にあらかじめ
金属薄膜層342を形成しておけば、金属薄膜層342
が各金属電極309と電気的に接続することがないの
で、より好ましい。Then, a metal thin film layer 342 of Au is formed on the surface of the seal plate 340 that is to be bonded to the nozzle plate 1 described later by vapor deposition. At this time, the metal thin film layer 342 to be formed is not electrically connected to each metal electrode 309. If the metal thin film layer 342 is formed on the sheet plate 340 in advance, the metal thin film layer 342 is formed.
Is more preferable because it is not electrically connected to each metal electrode 309.
【0026】形成する膜はAuのほか、Ag、Al、C
uなどを用いることができる。また、蒸着法のほか、ス
パッタリング法によってもよい。The film to be formed is not only Au but also Ag, Al and C.
u or the like can be used. In addition to the vapor deposition method, a sputtering method may be used.
【0027】次に、シールプレートの340の開口部3
41に対応した位置(インク室304の位置に対応した
位置)に、ノズル2が設けられたノズルプレート1を接
着する。図1に示すように、このノズルプレート1に
は、オリフィス部4及びテーパ部3を有するノズル2が
形成されている。Next, the opening 3 of the seal plate 340
The nozzle plate 1 provided with the nozzles 2 is bonded to the position corresponding to 41 (the position corresponding to the position of the ink chamber 304). As shown in FIG. 1, a nozzle 2 having an orifice portion 4 and a tapered portion 3 is formed on the nozzle plate 1.
【0028】このノズルプレート1の製造方法として
は、まず、射出成形によりテーパ部3が形成された成形
品を樹脂材料であるポリサルホンで形成する。そして、
エキシマレーザビームによりオリフィス部4を加工する
ことによりノズルプレート1が得られる。As a method of manufacturing the nozzle plate 1, first, a molded product in which the tapered portion 3 is formed by injection molding is formed of polysulfone which is a resin material. And
The nozzle plate 1 is obtained by processing the orifice portion 4 with an excimer laser beam.
【0029】ノズルプレート1の材質としては、ポリサ
ルホンのほか、液晶ポリマー、ポリアセタール、ポリフ
ェニルサルホン、ポリフタルアミド、ポリフェニレンオ
キサイド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルホ
ン、ポリカーボネートなどの樹脂材料を用いることがで
きる。As the material of the nozzle plate 1, resin materials such as liquid crystal polymer, polyacetal, polyphenylsulfone, polyphthalamide, polyphenylene oxide, polyetherimide, polyethersulfone, polycarbonate and the like can be used in addition to polysulfone. it can.
【0030】そして、図4に示すように、マニホールド
部材301が、圧電セラミックスプレート302の端面
302b及び圧電セラミックスプレート302の面30
2cにおける縦溝311b側に接着される。マニホール
ド部材301にはマニホールド322が形成されてお
り、そのマニホールド322は縦溝311bを包囲して
いる。Then, as shown in FIG. 4, the manifold member 301 has an end surface 302b of the piezoelectric ceramic plate 302 and a surface 30 of the piezoelectric ceramic plate 302.
2c is bonded to the vertical groove 311b side. A manifold 322 is formed on the manifold member 301, and the manifold 322 surrounds the vertical groove 311b.
【0031】圧電セラミックスプレート302の面30
2cに形成されたパターン324、325は、図示しな
いフレキシブルプリント基板の配線パターンと接続され
る。そのフレキシブルプリント基板の配線パターンは、
後述する制御部に接続された図示しないリジット基板に
接続されている。The surface 30 of the piezoelectric ceramic plate 302
The patterns 324 and 325 formed on 2c are connected to a wiring pattern of a flexible printed board (not shown). The wiring pattern of the flexible printed circuit board is
It is connected to a rigid board (not shown) connected to a control unit described later.
【0032】次に、制御部のブロック図を示す図5によ
って、制御部の構成を説明する。圧電セラミックスプレ
ート302の面302cに形成されたパターン324,
325は、前記フレキシブルプリント基板、前記リジッ
ト基板を介して各々個々にLSIチップ151に接続さ
れ、クロックライン152、データライン153、電圧
ライン154及びアースライン155もLSIチップ1
51に接続されている。LSIチップ151は、クロッ
クライン152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153上に現れるデータか
ら、どのノズル2からインク滴の噴射を行うべきかを判
断し、噴射するインク室304の両側の空気室327の
金属電極308に導通するパターン324に、電圧ライ
ン154の電圧Vを印加する。また、他のパターン32
4及びインク室304の金属電極308に導通するパタ
ーン325をアースライン155に接続する。Next, the configuration of the control unit will be described with reference to FIG. 5, which shows a block diagram of the control unit. The pattern 324 formed on the surface 302c of the piezoelectric ceramic plate 302
325 is individually connected to the LSI chip 151 via the flexible printed board and the rigid board, and the clock line 152, the data line 153, the voltage line 154, and the ground line 155 are also connected to the LSI chip 1.
It is connected to 51. The LSI chip 151 determines which nozzle 2 should eject an ink drop from the data appearing on the data line 153 based on the continuous clock pulse supplied from the clock line 152, and ejects the ink chamber 304. The voltage V of the voltage line 154 is applied to the patterns 324 that are electrically connected to the metal electrodes 308 of the air chambers 327 on both sides of. In addition, another pattern 32
4 and the pattern 325 electrically connected to the metal electrode 308 of the ink chamber 304 is connected to the earth line 155.
【0033】次に、本実施例のインクジェットヘッド3
00の動作を説明する。図6(b)のインク室304b
からインク滴を噴射するために、当該インク室304b
の両側の空気室327b、327cのインク室304b
側の金属電極308c、308fに対し電圧パルスをパ
ターン324を介して与え、他の金属電極308には、
他のパターン324、パターン325を介して接地す
る。すると、隔壁306bには矢印113b方向の電界
が発生し、隔壁306cには矢印113c方向の電界が
発生して、隔壁306bと306cとが互いに離れるよ
うに動く。インク室304bの容積が増えて、ノズル2
付近を含むインク室304b内の圧力が減少する。この
状態をL/aで示される時間だけ維持する。すると、そ
の間縦溝311bを介してマニホールド322からイン
クがインク室304bに供給される。なお、上記L/a
は、インク室304内の圧力波が、インク室304の長
手方向(縦溝311bからノズルプレート14まで、ま
たはその逆)に対して、片道伝播するに必要な時間であ
り、インク室304の長さLとインク中での音速aによ
って決まる。Next, the ink jet head 3 of the present embodiment.
00 will be described. The ink chamber 304b in FIG. 6B
To eject ink drops from the ink chamber 304b.
Ink chambers 304b of air chambers 327b and 327c on both sides of
A voltage pulse is applied to the metal electrodes 308c and 308f on the side through the pattern 324, and to the other metal electrodes 308,
It is grounded through the other patterns 324 and 325. Then, an electric field in the direction of arrow 113b is generated in the partition wall 306b, an electric field in the direction of arrow 113c is generated in the partition wall 306c, and the partition walls 306b and 306c move away from each other. The volume of the ink chamber 304b increases and the nozzle 2
The pressure in the ink chamber 304b including the vicinity decreases. This state is maintained for the time indicated by L / a. Then, during that time, ink is supplied from the manifold 322 to the ink chamber 304b through the vertical groove 311b. The above L / a
Is the time required for the pressure wave in the ink chamber 304 to propagate one way in the longitudinal direction of the ink chamber 304 (from the vertical groove 311b to the nozzle plate 14 or vice versa). S and the sound velocity a in the ink.
【0034】圧力波の伝播理論によると、前記の立ち上
げからちょうどL/aの時間経つとインク室304b内
の圧力が逆転し、正の圧力に転じるが、このタイミング
に合わせて電極308c、308fに印加されている電
圧を0Vに戻す。すると、隔壁306bと306cは変
形前の状態(図6(a))に戻り、インクに圧力が加え
られる。その時、前記正に転じた圧力と隔壁306b、
306cが変形前の状態に戻って、発生した圧力とがた
し合わされ、比較的高い圧力がインク室304b内のイ
ンクに与えられて、インク滴がノズル2から噴出され
る。According to the propagation theory of the pressure wave, the pressure in the ink chamber 304b reverses and changes to a positive pressure just after the time of L / a from the start-up, but the electrodes 308c and 308f are synchronized with this timing. The voltage applied to is returned to 0V. Then, the partition walls 306b and 306c return to the state before deformation (FIG. 6A), and pressure is applied to the ink. At that time, the positive pressure and the partition wall 306b,
306c returns to the state before the deformation, and the generated pressure is added, and a relatively high pressure is applied to the ink in the ink chamber 304b, and an ink droplet is ejected from the nozzle 2.
【0035】以上説明したような、本実施例のインクジ
ェットヘッド300では、圧電セラミックスプレート3
02、カバープレート320及びシールプレート340
の熱膨張係数は略2×10-6/℃であり、ノズルプレー
ト1の熱膨張係数は略56×10-6/℃であり、かなり
異なる。そして、熱膨張係数が略14×10-6/℃であ
るAuを介して、ノズルプレート1とシールプレート3
40とが接合されているので、−40℃〜70℃の熱サ
イクル試験を行った後もノズルプレート1がシールプレ
ート340から剥離することなく、良好なインク噴射が
行われた。In the ink jet head 300 of this embodiment as described above, the piezoelectric ceramic plate 3 is used.
02, cover plate 320 and seal plate 340
Has a coefficient of thermal expansion of about 2 × 10 −6 / ° C., and the nozzle plate 1 has a coefficient of thermal expansion of about 56 × 10 −6 / ° C., which are considerably different. Then, the nozzle plate 1 and the seal plate 3 are connected via Au having a coefficient of thermal expansion of approximately 14 × 10 −6 / ° C.
No. 40 is bonded to the seal plate 340, the nozzle plate 1 did not separate from the seal plate 340 even after the thermal cycle test at −40 ° C. to 70 ° C., and good ink ejection was performed.
【0036】これに対して、金属薄膜層342を形成し
ていないインクジェットヘッドでは前記の熱サイクル試
験を実施したところ、ノズルプレートと接着剤の界面ま
たはシートプレートの表層から剥離して、インク吐出が
曲がり、印字品質が悪化した。また、硬化温度を上げて
接着すれば、接着強度が向上するものの、−40℃に曝
された場合の熱歪みが大きく、圧電セラミックスプレー
トの表層から破壊し、印字品質が劣化した。On the other hand, when the above-mentioned thermal cycle test was performed on the ink jet head in which the metal thin film layer 342 was not formed, the ink was ejected by peeling from the interface between the nozzle plate and the adhesive or the surface layer of the sheet plate. Bending and print quality deteriorated. Further, if the curing temperature is increased and the bonding is performed, the bonding strength is improved, but the thermal strain is large when exposed to -40 ° C, the piezoelectric ceramic plate is broken from the surface layer, and the printing quality is deteriorated.
【0037】これに対して、本実施例のインクジェット
ヘッド300においては接着温度を上げて、ノズルプレ
ート1とシールプレート340とを接着しても、−40
℃に曝された場合にノズルプレート1が剥離することな
く、印字品質は劣化しなかった。On the other hand, in the ink jet head 300 of this embodiment, even if the bonding temperature is raised and the nozzle plate 1 and the seal plate 340 are bonded, -40
When exposed to ° C, the nozzle plate 1 did not peel off and the print quality did not deteriorate.
【0038】なお、本実施例ではシールプレート340
を設けて、その端面に金属薄膜層342を形成すること
によって、電極308、309、310の電気的な接続
を防いでいるが、端面302aに直接、金属薄膜層34
2を形成した後、端面302aにダイシングブレードで
溝入れ加工するなどして、金属薄膜層342によって電
極308、309、310が電気的に接続されるのをを
防ぐこともできる。このとき、溝入れ加工を施した部分
だけ圧電セラミックスプレート302及びカバープレー
ト320と、ノズルプレート1との間に金属薄膜層34
2が存在しないことになるが、機能上問題ない。In this embodiment, the seal plate 340 is used.
Is provided and the metal thin film layer 342 is formed on the end face thereof to prevent electrical connection of the electrodes 308, 309, 310. However, the metal thin film layer 34 is directly provided on the end face 302a.
It is also possible to prevent the electrodes 308, 309, 310 from being electrically connected by the metal thin film layer 342 by, for example, grooving the end face 302a with a dicing blade after forming 2. At this time, the metal thin film layer 34 is provided between the nozzle plate 1 and the piezoelectric ceramic plate 302 and the cover plate 320 only in the grooved portion.
2 does not exist, but there is no functional problem.
【0039】また、前記実施例においては、まず駆動電
圧をインク室304bの容積が増加する方向に印加し、
次に駆動電圧の印加を停止しインク室304bの容積を
自然状態に減少してインク室304bからインク滴を噴
射していたが、まず駆動電圧をインク室304bの容積
が減少するように印加してインク室304bからインク
滴を噴射し、次に駆動電圧の印加を停止してインク室3
04bの容積を前記減少状態から自然状態へと増加させ
てインク室304b内にインクを供給してもよい。Further, in the above embodiment, first, the drive voltage is applied in the direction in which the volume of the ink chamber 304b increases,
Next, the application of the drive voltage was stopped, the volume of the ink chamber 304b was reduced to a natural state, and the ink droplets were ejected from the ink chamber 304b. First, the drive voltage was applied so that the volume of the ink chamber 304b decreased. To eject ink droplets from the ink chamber 304b, and then stop applying the drive voltage to the ink chamber 3b.
Ink may be supplied into the ink chamber 304b by increasing the volume of 04b from the reduced state to the natural state.
【0040】また、本実施例では、隔壁306は、圧電
セラミックスで形成されていたが、隔壁の上半分の領域
を圧電セラミックスで形成し、下半分をアルミナ等の圧
電セラミックスでない材料で形成してもよい。In this embodiment, the partition wall 306 is made of piezoelectric ceramics. However, the upper half region of the partition wall is made of piezoelectric ceramics, and the lower half is made of a material other than piezoelectric ceramics such as alumina. Good.
【0041】更に、本実施例では、隔壁306の上半分
の領域による圧電変形によって、インク室304からイ
ンクを噴射していたが、隔壁の上半分の領域の圧電セラ
ミックスの分極方向と反対方向の分極方向である圧電セ
ラミックスで隔壁の下半分の領域を形成し、隔壁の側面
全面に金属電極を形成して、隔壁全体の圧電変形によっ
て、インク室からインクを噴射させてもよい。Further, in this embodiment, the ink is ejected from the ink chamber 304 by the piezoelectric deformation of the upper half region of the partition wall 306, but in the direction opposite to the polarization direction of the piezoelectric ceramics in the upper half region of the partition wall. It is also possible to form a lower half region of the partition wall by using piezoelectric ceramics that is the polarization direction, form a metal electrode on the entire side surface of the partition wall, and eject the ink from the ink chamber by piezoelectric deformation of the entire partition wall.
【0042】また、本実施例では、圧電セラミックスを
用いたインクジェットヘッドであったが、周知のバブル
ジェット式やコンティニュアスジェット式等の様々な印
字方式のインクジェットヘッドに適応可能である。Further, in the present embodiment, the ink jet head using piezoelectric ceramics is applicable, but it is applicable to various well known ink jet heads such as a bubble jet type and a continuous jet type.
【0043】[0043]
【発明の効果】以上説明したことから明かなように本発
明のインクジェットヘッドによれば、ノズルプレート或
いはヘッド本体のいずれか一方または両方の接合部に金
属層が設けられているので、前記ノズルプレートと前記
ヘッド本体との熱膨張差が大きい場合でも、ノズルプレ
ートがヘッド本体から剥がれることなく、良好にインク
噴射が行え、印字品質に優れる。As is apparent from the above description, according to the ink jet head of the present invention, since the metal layer is provided on the joint portion of either one or both of the nozzle plate and the head body, the nozzle plate Even if there is a large difference in thermal expansion between the head body and the head body, the nozzle plate does not separate from the head body, ink can be ejected well, and printing quality is excellent.
【図1】本発明の一実施例のノズル部を示す断面図であ
る。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a nozzle portion of an embodiment of the present invention.
【図2】前記実施例のインクジェットヘッドを示す斜視
図である。FIG. 2 is a perspective view showing an inkjet head of the embodiment.
【図3】前記実施例の圧電セラミックスプレートを示す
斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing the piezoelectric ceramic plate of the embodiment.
【図4】前記実施例のインクジェットヘッドを示す斜視
図である。FIG. 4 is a perspective view showing the inkjet head of the embodiment.
【図5】前記実施例のインクジェットヘッドの制御部を
示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a control unit of the inkjet head of the embodiment.
【図6】前記実施例のインクジェットヘッドの作動状態
を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing an operating state of the inkjet head of the embodiment.
1 ノズルプレート 2 ノズル 3 テーパ部 4 オリフィス部 300 インクジェットヘッド 302 圧電セラミックスプレート 320 カバープレート 340 シールプレート 342 金属薄膜層 1 Nozzle Plate 2 Nozzle 3 Tapered Part 4 Orifice Part 300 Inkjet Head 302 Piezoelectric Ceramics Plate 320 Cover Plate 340 Seal Plate 342 Metal Thin Film Layer
Claims (3)
されたノズルプレートと、前記ノズルに連通するインク
室を有し、該インク室内のインクにエネルギーを与える
ヘッド本体とを備えたインクジェットヘッドにおいて、 前記ノズルプレート或いは前記ヘッド本体のいずれか一
方または両方の接合部に金属層を設けることを特徴とす
るインクジェットヘッド。1. An ink jet head comprising: a nozzle plate having a plurality of nozzles for ejecting ink; and a head main body having an ink chamber communicating with the nozzles and for giving energy to the ink in the ink chamber. An inkjet head, wherein a metal layer is provided on a joint portion of one or both of the nozzle plate and the head main body.
形成され、前記ヘッド本体は圧電セラミックスで形成さ
れることを特徴とする請求項1記載のインクジェットヘ
ッド。2. The ink jet head according to claim 1, wherein the nozzle plate is formed by an injection molding method, and the head main body is formed of piezoelectric ceramics.
れることを特徴とする請求項1及び2記載のインクジェ
ットヘッド。3. The ink jet head according to claim 1, which is used in an environment of −40 ° C. to 80 ° C.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10081695A JPH08290570A (en) | 1995-04-25 | 1995-04-25 | Ink jet head |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10081695A JPH08290570A (en) | 1995-04-25 | 1995-04-25 | Ink jet head |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08290570A true JPH08290570A (en) | 1996-11-05 |
Family
ID=14283879
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10081695A Pending JPH08290570A (en) | 1995-04-25 | 1995-04-25 | Ink jet head |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08290570A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016104709A1 (en) * | 2014-12-25 | 2016-06-30 | 京セラ株式会社 | Manufacturing method for liquid-discharging head, liquid-discharging head, and recording device using same |
-
1995
- 1995-04-25 JP JP10081695A patent/JPH08290570A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016104709A1 (en) * | 2014-12-25 | 2016-06-30 | 京セラ株式会社 | Manufacturing method for liquid-discharging head, liquid-discharging head, and recording device using same |
JPWO2016104709A1 (en) * | 2014-12-25 | 2017-10-05 | 京セラ株式会社 | Method for manufacturing liquid discharge head, liquid discharge head, and recording apparatus using the same |
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