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JP3221470B2 - Ink jet head and method of manufacturing the same - Google Patents

Ink jet head and method of manufacturing the same

Info

Publication number
JP3221470B2
JP3221470B2 JP29847793A JP29847793A JP3221470B2 JP 3221470 B2 JP3221470 B2 JP 3221470B2 JP 29847793 A JP29847793 A JP 29847793A JP 29847793 A JP29847793 A JP 29847793A JP 3221470 B2 JP3221470 B2 JP 3221470B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
width
electrode
piezoelectric element
ink
jet head
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP29847793A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH07148921A (en
Inventor
寿樹 臼井
知明 阿部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Priority to IT94TO000672A priority patent/IT1268870B1/en
Priority to GB9417126A priority patent/GB2282992B/en
Priority to FR9410209A priority patent/FR2709266B1/en
Priority to DE4429904A priority patent/DE4429904C2/en
Priority to US08/294,352 priority patent/US5856837A/en
Priority to DE4447817A priority patent/DE4447817C2/en
Publication of JPH07148921A publication Critical patent/JPH07148921A/en
Priority to US08/660,958 priority patent/US5956829A/en
Priority to HK98103465A priority patent/HK1004601A1/en
Priority to US09/324,057 priority patent/US6334673B1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3221470B2 publication Critical patent/JP3221470B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201Structure of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/14233Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
    • B41J2002/1425Embedded thin film piezoelectric element

Landscapes

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

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、印字データの入力を受
けた時点で、インク滴を飛翔させ、このインク滴により
記録用紙にドットを形成させるオンデマンド方式のイン
クジェットヘッドに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an on-demand type ink jet head which, when print data is received, causes ink droplets to fly and form dots on recording paper using the ink droplets.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来技術のインクジェットヘッドにおい
て、圧電素子を利用したものとして特公平2−5173
4号公報が開示されている。これは、流路となる溝の形
成された流路基板と圧電素子とこの圧電素子に電圧を印
加する2つの電極(個別電極と共通電極)とによって構
成されている。圧電板の両側に電極を形成した後に、圧
電素子のチップに切断整形し、これらのチップを圧力室
に対応した振動板上に実装するもので電極の幅は圧電素
子の幅と等しく構成されていた。圧電素子の変形によっ
て振動板を変位させ、圧力室のインク圧力を高めること
によってインク滴を吐出して記録媒体上に画像を形成す
るものであった。
2. Description of the Related Art A conventional ink jet head is disclosed in Japanese Patent Publication No. 2-5173 using a piezoelectric element.
No. 4 is disclosed. This is composed of a flow path substrate in which a groove serving as a flow path is formed, a piezoelectric element, and two electrodes (an individual electrode and a common electrode) for applying a voltage to the piezoelectric element. After forming electrodes on both sides of the piezoelectric plate, the chips are cut and shaped into piezoelectric element chips, and these chips are mounted on a diaphragm corresponding to the pressure chamber.The width of the electrodes is configured to be equal to the width of the piezoelectric element. Was. An image is formed on a recording medium by discharging ink droplets by displacing a diaphragm by deformation of a piezoelectric element and increasing ink pressure in a pressure chamber.

【0003】また、高密度に配置された圧電素子を形成
する方法として、特開平5−97437号公報が開示さ
れている。これは、セラミック基板上に、圧電素子が膜
形成法によって形成され、焼成することで一体に構成さ
れている。このため、相対的に低作動電圧にて大変位が
得られ、また信頼性が高く、応答速度が早く、さらに高
密度化が可能であるという特徴を有していた。そのう
え、セラミック基板、圧電素子、電極が積層構造である
ため、非常に簡単な構造となっていた。
As a method of forming piezoelectric elements arranged at high density, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-97437 is disclosed. In this method, a piezoelectric element is formed on a ceramic substrate by a film forming method, and is integrally formed by firing. For this reason, a large displacement can be obtained at a relatively low operating voltage, reliability is high, a response speed is fast, and a high density can be achieved. In addition, since the ceramic substrate, the piezoelectric element, and the electrode have a laminated structure, the structure is very simple.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の圧電素
子を利用したインクジェットヘッドは、圧電板の両側に
電極を形成した後に、圧電素子のチップを切断整形し、
これらのチップを圧力室に対応した振動板上に実装する
もので、高密度化が非常に困難であった。このため、圧
電素子を印刷によって形成する方法を用いたが、下部電
極の印刷は、その厚さが比較的薄く、容易に精度を確保
できるが、圧電素子の印刷は、その厚さが幅に比べ十分
には薄くないため圧電素子の形状の外側の部分の精度が
非常に悪く、振動板の変形特性が不均一であった。その
うえ、圧電素子を焼成する際に圧電素子が収縮してしま
い、さらに変形特性が悪化した。このため、同様の印字
パルスを入力してもノズルごとにインク速度及び吐出イ
ンク量が大きく異なるという問題点を有していた。そこ
で、本発明は従来のこのような問題点を解決するもの
で、その目的とするところは、圧電素子を振動板上に膜
印刷技術を用いて焼成により形成することで高密度化を
実現し、かつ印刷のズレや焼成後の圧電素子の収縮等の
影響をなくすことで、振動板の変形特性を均一にし、ノ
ズル間のインク速度及び吐出インク量の差をなくし、印
字品質の優れたインクジェットヘッドを提供することに
ある。また本発明の他の目的は、上記インクジェットヘ
ッドの製造方法を提案することである。
However, in the conventional ink jet head using the piezoelectric element, after forming electrodes on both sides of the piezoelectric plate, the chip of the piezoelectric element is cut and shaped.
These chips are mounted on a diaphragm corresponding to the pressure chamber, and it is very difficult to increase the density. For this reason, the method of forming the piezoelectric element by printing was used, but the printing of the lower electrode is relatively thin and the accuracy can be easily ensured, but the printing of the piezoelectric element has the thickness limited to the width. Since the thickness of the piezoelectric element was not sufficiently thin, the accuracy of the portion outside the shape of the piezoelectric element was extremely poor, and the deformation characteristics of the diaphragm were not uniform. In addition, when the piezoelectric element was fired, the piezoelectric element contracted, and the deformation characteristics were further deteriorated. For this reason, there is a problem that the ink speed and the amount of ejected ink differ greatly for each nozzle even when the same print pulse is input. Therefore, the present invention solves such a conventional problem, and an object thereof is to realize a high density by forming a piezoelectric element on a diaphragm by firing using a film printing technique. and by eliminating the influence of the contraction of the piezoelectric element after displacement and firing of the printing, ink-jet and uniform deformation characteristics of the diaphragm, eliminating the difference in ink velocity and the ejection amount of ink between nozzles, excellent print quality The purpose is to provide a head. Further, another object of the present invention is to
The purpose of the present invention is to propose a method of manufacturing a pad.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】このような課題を達成す
るために本発明のインクジェットヘッドは、セラミック
製の振動板と、前記振動板により一方に面が封止されて
前記振動板の振動によりインクを吐出させる列状に複数
配置されたセラミック製の圧力室と、前記圧力室に対応
して前記振動板の表面に形成された電極と、前記下部電
極の表面に形成され、たわみ変位により前記インクを吐
出させる圧電素子とを備えたインクジェットヘッドにお
いて、前記圧電素子は、その幅W2が前記圧力室の幅W
1よりも小さく形成された前記電極の幅W3より大きく
構成されている
In order to achieve the above object, an ink jet head according to the present invention comprises a ceramic vibrating plate, one surface of which is sealed by the vibrating plate, and the vibration of the vibrating plate. A plurality of ceramic pressure chambers arranged in a row for ejecting ink, electrodes formed on the surface of the diaphragm corresponding to the pressure chambers, and formed on the surface of the lower electrode, and the deflection In an ink jet head having a piezoelectric element for discharging ink, the piezoelectric element has a width W2 equal to the width W of the pressure chamber.
Greater than the width W3 of the electrode formed smaller than 1
It is composed .

【0006】[0006]

【0007】[0007]

【0008】[0008]

【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照しながら説
明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0009】図1は、本発明のインクジェットヘッドに
おける主要部分を示す図であり、圧力室のインクの流れ
方向に直角な面で切断した断面形状を示すものである。
図2は本発明のインクジェットヘッドを示す外観斜視図
であり、16ノズルを縦2列に構成した圧力発生ユニッ
ト20を3ユニットと流路ユニット40を用いたインク
ジェットヘッドであるが、ノズル数、列数、及びユニッ
ト構成はどの様な組合せでも限定されるものではない。
FIG. 1 is a diagram showing a main part of an ink jet head according to the present invention, and shows a cross-sectional shape cut along a plane perpendicular to the direction of ink flow in a pressure chamber.
FIG. 2 is an external perspective view showing the ink jet head of the present invention, which is an ink jet head using three pressure generating units 20 each having 16 nozzles arranged in two vertical rows and a flow path unit 40. The number and the unit configuration are not limited to any combination.

【0010】図3は分解斜視図であって、複数の圧電素
子6、下部電極5、振動板4、圧電素子に対応する複数
の圧力室3を有する圧力室形成基板2及び連通路9が穿
孔された連通路基板1とによって構成された圧力発生ユ
ニット20と複数のインク供給孔14を有するインク供
給路形成基板13、インクリザーバ室15を有するリザ
ーバ室形成基板12、複数のノズル16を有するノズル
形成基板11とによって構成された流路ユニット40が
あり、両ユニットが接着剤によって接合されている。
FIG. 3 is an exploded perspective view, in which a plurality of piezoelectric elements 6, a lower electrode 5, a vibration plate 4, a pressure chamber forming substrate 2 having a plurality of pressure chambers 3 corresponding to the piezoelectric elements, and a communication passage 9 are perforated. Pressure generating unit 20 constituted by the divided communication path substrate 1, an ink supply path forming substrate 13 having a plurality of ink supply holes 14, a reservoir chamber forming substrate 12 having an ink reservoir chamber 15, and a nozzle having a plurality of nozzles 16 There is a channel unit 40 constituted by the formation substrate 11 and both units are joined by an adhesive.

【0011】接合方法は、スクリーン印刷法、転写法等
によってペースト状接着剤を塗布し、加熱硬化させる。
また、フィルム状接着剤をプレス加工等によって成型し
たものを用いることも可能である。この場合、接着方法
として、プレス加工されたフィルム状接着剤を図示しな
い案内孔を使って位置出しをしながら積層した後で、加
熱圧着を行う。
As a joining method, a paste adhesive is applied by a screen printing method, a transfer method, or the like, and is cured by heating.
It is also possible to use a film adhesive formed by pressing or the like. In this case, as the bonding method, the press-bonded film adhesive is laminated while being positioned using a guide hole (not shown), and then heat-pressed.

【0012】圧力発生ユニット20は、焼成で一体に構
成され、その工程を図4の(A)から(C)に示す。図
4の(A)において振動板4と、パンチングによって圧
力室3となる部分を形成した圧力室形成基板2と、連通
路が穿孔された連通路基板1をアルミナ、ジルコニア等
のセラミック材料からなるグリーンシートの状態で加圧
し、800℃から1500℃の温度で一体に焼成する。
セラミック材料は一般的には酸化アルミニウム、酸化ジ
ルコニウム、酸化マグネシウム、窒化アルミニウム、窒
化珪素のうち何れかの1種類以上を主成分とする材料で
ある。次に図4の(B)において下部電極5の材料を印
刷によって圧力室3に対応する部分に形成し、焼成す
る。下部電極5の材料は、白金、パラジウム、銀−パラ
ジウム、銀−白金、白金−パラジウムからなる合金のう
ち少なくとも1種類以上を主成分とする材料である。最
後に図4の(C)において圧電素子6の材料を同じく印
刷によって形成し、焼成して仕上げる。圧電素子6の材
料としては、チタン酸ジルコン酸鉛、マグネシウムニオ
ブ酸鉛、ニッケルニオブ酸鉛、亜鉛ニオブ酸鉛、マンガ
ンニオブ酸鉛、アンチモンスズ酸鉛、チタン酸鉛を主成
分とする材料である。
The pressure generating unit 20 is integrally formed by firing, and the steps are shown in FIGS. 4 (A) to 4 (C). In FIG. 4A, a vibration plate 4, a pressure chamber forming substrate 2 in which a portion to be a pressure chamber 3 is formed by punching, and a communication path substrate 1 in which communication paths are perforated are made of a ceramic material such as alumina or zirconia. Pressure is applied in the state of a green sheet, and firing is performed integrally at a temperature of 800 ° C to 1500 ° C.
The ceramic material is generally a material mainly containing at least one of aluminum oxide, zirconium oxide, magnesium oxide, aluminum nitride, and silicon nitride. Next, in FIG. 4B, the material of the lower electrode 5 is formed in a portion corresponding to the pressure chamber 3 by printing, and is baked. The material of the lower electrode 5 is a material mainly composed of at least one of platinum, palladium, silver-palladium, silver-platinum, and an alloy composed of platinum-palladium. Finally, in FIG. 4C, the material of the piezoelectric element 6 is similarly formed by printing and fired to finish. The material of the piezoelectric element 6 is a material mainly containing lead zirconate titanate, lead magnesium niobate, lead nickel niobate, lead zinc niobate, lead manganese niobate, lead antimony stannate, and lead titanate. .

【0013】しかし、以上のような工程でヘッドを製造
すると、圧電素子6を印刷する際に、圧電素子が柔らか
く、その厚さが幅に比べ十分には薄くないためため図5
に示すように圧電素子6の外側(図6の6−1)の部分
の精度が非常に悪く、振動板4の変形特性を低下させ
た。そのうえ、焼成することによって圧電素子6が収縮
し、さらに変形特性が低下した。また、下部電極5と上
部電極7との電気的ショートの可能性もあった。
However, when the head is manufactured by the above-described steps, the piezoelectric element is soft when the piezoelectric element 6 is printed, and its thickness is not sufficiently thin compared to the width.
As shown in (1), the accuracy of the portion outside the piezoelectric element 6 (6-1 in FIG. 6) was very poor, and the deformation characteristics of the diaphragm 4 were reduced. In addition, the firing caused the piezoelectric element 6 to shrink, and the deformation characteristics to further deteriorate. Further, there is a possibility that the lower electrode 5 and the upper electrode 7 may be electrically short-circuited.

【0014】本発明においては、以下に述べるような方
法を用いて上記の問題を解決している。図6の(A)に
示すように圧力室3に対応する部分に下部電極5は印刷
により形成されるが、その際下部電極5の幅を圧力室3
の幅より狭く形成し、焼成する。次に、図6の(B)に
示すように、圧電素子6も印刷により形成されるが、そ
の際に圧電素子6の幅を下部電極5の幅より広く形成
し、焼成する。これにより、圧電素子6の印刷ズレや焼
成による圧電素子6の収縮の影響を受けずに、正確に形
成された下部電極5によって振動板4の変形特性が決ま
り、インク吐出特性が安定した。また、下部電極5と上
部電極7との電気的ショートを防止した。
In the present invention, the above-mentioned problem is solved by using the following method. As shown in FIG. 6A, the lower electrode 5 is formed by printing at a portion corresponding to the pressure chamber 3, and at this time, the width of the lower electrode 5 is
And sintering. Next, as shown in FIG. 6B, the piezoelectric element 6 is also formed by printing. At this time, the width of the piezoelectric element 6 is formed to be larger than the width of the lower electrode 5, and then fired. As a result, the deformation characteristics of the diaphragm 4 were determined by the correctly formed lower electrode 5 without being affected by the printing displacement of the piezoelectric element 6 or the contraction of the piezoelectric element 6 due to firing, and the ink ejection characteristics were stabilized. Further, an electrical short between the lower electrode 5 and the upper electrode 7 was prevented.

【0015】図7は、 本発明の第1の実施例の圧力室
のインク流れ方向に直角な面における断面図を示したも
のである。下部電極5の厚さT1については、本実施例
では5μmとしたがこれが最適値である。下部電極5が
厚ければ、下部電極5の外側の形状の精度が下がること
で変形特性が不均一となることや、下部電極5の剛性が
上がることにより振動板4の変形が小さくなること等で
インク吐出特性が悪化する。逆に、下部電極5を薄くす
ると、電流の流れが制限されることによる変形特性の低
下や印刷不良が発生する等の問題がある。
FIG. 7 is a sectional view of a pressure chamber according to a first embodiment of the present invention, taken along a plane perpendicular to the ink flow direction. The thickness T1 of the lower electrode 5 is 5 μm in the present embodiment, but this is the optimum value. If the lower electrode 5 is thicker, the accuracy of the shape of the outer surface of the lower electrode 5 is reduced, resulting in non-uniform deformation characteristics, and the rigidity of the lower electrode 5 is increased, so that the deformation of the diaphragm 4 is reduced. As a result, the ink ejection characteristics deteriorate. Conversely, if the lower electrode 5 is made thinner, there are problems such as a reduction in deformation characteristics due to the restriction of the flow of current and a printing failure.

【0016】圧力室3の幅W1は420μm、下部電極
5の幅W2は340μm、圧電素子6の幅W3は380
μmとした。下部電極5の幅W2と圧力室3のW1の
比、W2/W1は0.8以上である。振動板4の変位効
率を最大とするのは、下部電極5の幅W2と圧力室3の
幅W1の比、W2/W1が0.9付近であるが、製造上
のばらつき等の誤差があるため、下部電極5の幅W2と
圧力室3の幅W1の比、W2/W1は0.8以上、でき
れば0.9付近にしてある。本実施例の場合に、圧電素
子6は下部電極5を介して振動板4と接合されているの
で、実際に圧電素子6の幅W3のうち、機能している幅
は下部電極5の幅W2であるから、圧電素子6の幅W3
は印刷のばらつきや焼成後の収縮等を考慮して、下部電
極5の幅W2より10%程度広くしたものが最適値であ
り、下部電極5の幅と圧電素子6の幅の比、W2/W3
は、0.9付近にしてある。
The width W1 of the pressure chamber 3 is 420 μm, the width W2 of the lower electrode 5 is 340 μm, and the width W3 of the piezoelectric element 6 is 380.
μm. The ratio W2 / W1 of the width W2 of the lower electrode 5 to the width W1 of the pressure chamber 3 is 0.8 or more. The displacement efficiency of the diaphragm 4 is maximized when the ratio of the width W2 of the lower electrode 5 to the width W1 of the pressure chamber 3 and W2 / W1 are around 0.9, but there are errors such as manufacturing variations. For this reason, the ratio of the width W2 of the lower electrode 5 to the width W1 of the pressure chamber 3, W2 / W1, is set to 0.8 or more, and preferably around 0.9. In the case of this embodiment, since the piezoelectric element 6 is joined to the diaphragm 4 via the lower electrode 5, the functioning width of the width W3 of the piezoelectric element 6 is actually the width W2 of the lower electrode 5. Therefore, the width W3 of the piezoelectric element 6
The optimum value is about 10% wider than the width W2 of the lower electrode 5 in consideration of variations in printing, shrinkage after baking, and the like. The ratio of the width of the lower electrode 5 to the width of the piezoelectric element 6, W2 / W3
Is around 0.9.

【0017】図8に示す、本発明の第2の実施例におい
て、圧電素子6は、下部電極5を介して振動板4に接合
されているだけで、圧電振動子6は、その幅W3が下部
電極5の幅W2よりも大きいものの、その周縁は符号8
−1で示す領域のように下部電極5から突出した状態、
つまりオーバハング状態となっている。これにより、下
部電極4を介して圧電振動子6が振動板4に接触するだ
けとなり、圧電振動子6が振動板4に直接接触すること
がないので、振動板4の変形特性が均一となり、インク
吐出特性が向上する。
In the second embodiment of the present invention shown in FIG. 8, the piezoelectric element 6 is merely joined to the diaphragm 4 via the lower electrode 5, and the piezoelectric vibrator 6 has a width W3. beneath
Although the width is larger than the width W2 of the electrode 5, its periphery is denoted by reference numeral 8.
A state protruding from the lower electrode 5 like a region indicated by -1,
That is, it is in an overhang state. This allows
The piezoelectric vibrator 6 comes into contact with the diaphragm 4 via the partial electrode 4
That the piezoelectric vibrator 6 directly contacts the diaphragm 4
Therefore, the deformation characteristics of the diaphragm 4 become uniform, and the ink ejection characteristics are improved.

【0018】図9に示す、本発明の第3の実施例におい
て、焼成後の圧電素子6の間隙に絶縁材料8を充填する
こともできる。この形状によって、隣合う圧電素子6ど
うしの電気的影響が防止されるため、電気的クロストー
クが向上した。また、下部電極5と上部電極7の絶縁が
よくなり電気的特性も向上する。
In the third embodiment of the present invention shown in FIG. 9, the gap between the baked piezoelectric elements 6 may be filled with an insulating material 8. With this shape, the electric influence between the adjacent piezoelectric elements 6 is prevented, so that the electric crosstalk is improved. Further, the insulation between the lower electrode 5 and the upper electrode 7 is improved, and the electrical characteristics are also improved.

【0019】図10に示す、本発明の第4の実施例にお
いて、下部電極5と絶縁材料8を一枚のシート状にする
こともできる。この形状によって、圧電素子6が振動板
4と接合することがなくるため、振動板の変形特性がさ
らに向上し、インク吐出特性が安定する。
In the fourth embodiment of the present invention shown in FIG. 10, the lower electrode 5 and the insulating material 8 may be formed into a single sheet. With this shape, the piezoelectric element 6 is not bonded to the vibration plate 4, so that the deformation characteristics of the vibration plate are further improved, and the ink ejection characteristics are stabilized.

【0020】図11に示す、本発明の第5の実施例にお
いて、振動板4に下部電極5と圧電素子6が積層できる
溝を設けることもできる。この形状によって下部電極5
と圧電素子6の印刷精度が向上し、振動板4の変位特性
が均一となり、インク吐出特性を安定させることができ
る。
In the fifth embodiment of the present invention shown in FIG. 11, the diaphragm 4 can be provided with a groove in which the lower electrode 5 and the piezoelectric element 6 can be laminated. This shape allows the lower electrode 5
In addition, the printing accuracy of the piezoelectric element 6 is improved, the displacement characteristics of the diaphragm 4 become uniform, and the ink ejection characteristics can be stabilized.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
圧電素子は、その幅W2が圧力室の幅W1よりも小さく
形成された電極の幅W3より大きく形成されているの
で、圧電素子に比較して高い精度で形成しやすい電極を
所定通りに形成しさえすれば、圧電素子をその電極の範
囲を変位領域として振動させることができ、印刷ばらつ
きや焼成による圧電素子の収縮等による変形特性の影響
を小さくでき、各圧力室の振動板の変形特性を均一化さ
せて安定にインクを吐出させることができる。
As described above, in the present invention,
The width W2 of the piezoelectric element is smaller than the width W1 of the pressure chamber.
The width of the formed electrode is larger than W3.
Therefore, electrodes that can be formed with higher accuracy than piezoelectric elements
As long as the piezoelectric element is formed as specified, the piezoelectric element
The surrounding area can be vibrated as a displacement area, and printing variations
Influence of deformation characteristics due to shrinkage of piezoelectric element due to burning and firing
And uniform deformation characteristics of the diaphragm in each pressure chamber.
Ink can be stably ejected.

【0022】[0022]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例の圧力室のインク流れ方
向に直角な面における断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a pressure chamber according to a first embodiment of the present invention, taken along a plane perpendicular to the ink flow direction.

【図2】本発明の外観を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of the present invention.

【図3】本発明の構成を示す分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view showing the configuration of the present invention.

【図4】従来の一体焼成型インクジェットヘッド製造工
程を示す図である。
FIG. 4 is a view showing a conventional process of manufacturing an integral firing type inkjet head.

【図5】従来の圧電素子の印刷状態を圧力室のインクの
流れ方向に直角な面における断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a printing state of a conventional piezoelectric element in a plane perpendicular to the direction of ink flow in a pressure chamber.

【図6】本発明の第1の実施例の製造工程を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing a manufacturing process of the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第1の実施例の圧力室のインク流れ方
向に直角な面における断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a pressure chamber according to the first embodiment of the present invention in a plane perpendicular to the ink flow direction.

【図8】本発明の第2の実施例の圧力室のインク流れ方
向に直角な面における断面図である。
FIG. 8 is a sectional view of a pressure chamber according to a second embodiment of the present invention in a plane perpendicular to the ink flow direction.

【図9】本発明の第3の実施例の圧力室のインク流れ方
向に直角な面における断面図である。
FIG. 9 is a sectional view of a pressure chamber according to a third embodiment of the present invention in a plane perpendicular to the ink flow direction.

【図10】本発明の第4の実施例の圧力室のインク流れ
方向に直角な面における断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view of a pressure chamber according to a fourth embodiment of the present invention in a plane perpendicular to the ink flow direction.

【図11】本発明の第5の実施例の圧力室のインク流れ
方向に直角な面における断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view of a pressure chamber according to a fifth embodiment of the present invention, taken along a plane perpendicular to the ink flow direction.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 連通路基板 2 圧力室形成基板 3 圧力室 4 振動板 5 下部電極 6 圧電素子 7 上部電極 8 絶縁材料 9 連通路 11 ノズル形成基板 12 リザーバ形成基板 13 供給路形成基板 14 インク供給孔 15 インクリザーバ室 16 ノズル 20 圧力発生ユニット 40 流路ユニット REFERENCE SIGNS LIST 1 communication path substrate 2 pressure chamber forming substrate 3 pressure chamber 4 diaphragm 5 lower electrode 6 piezoelectric element 7 upper electrode 8 insulating material 9 communication path 11 nozzle forming substrate 12 reservoir forming substrate 13 supply path forming substrate 14 ink supply hole 15 ink reservoir Chamber 16 Nozzle 20 Pressure generation unit 40 Flow passage unit

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/045 B41J 2/055 B41J 2/16 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B41J 2/045 B41J 2/055 B41J 2/16

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 セラミック製の振動板と、前記振動板に
より一方に面が封止されて前記振動板の振動によりイン
クを吐出させる列状に複数配置されたセラミック製の圧
力室と、前記圧力室に対応して前記振動板の表面に形成
された電極と、前記下部電極の表面に形成され、たわみ
変位により前記インクを吐出させる圧電素子とを備えた
インクジェットヘッドにおいて、 前記圧電素子は、その幅W2が前記圧力室の幅W1より
も小さく形成された前記電極の幅W3より大きく構成さ
れているインクジェットヘッド。
1. A ceramic vibrating plate, a plurality of ceramic pressure chambers arranged in a row in which one surface is sealed by the vibrating plate and ink is ejected by vibration of the vibrating plate, and An electrode formed on the surface of the diaphragm corresponding to the chamber, and an ink jet head comprising a piezoelectric element formed on the surface of the lower electrode and discharging the ink by flexural displacement, wherein the piezoelectric element is An inkjet head having a width W2 larger than a width W3 of the electrode formed smaller than a width W1 of the pressure chamber.
【請求項2】 前記圧電素子は、その幅W2が前記圧力
室の幅W1よりも小さく形成されている請求項1に記載
のインクジェットヘッド。
2. The ink jet head according to claim 1, wherein the piezoelectric element has a width W2 smaller than a width W1 of the pressure chamber.
【請求項3】 前記電極の幅W3と前記圧力室の幅W1
との比が、0.8乃至0.9である請求項1に記載のイ
ンクジェットヘッド。
3. The width W3 of the electrode and the width W1 of the pressure chamber.
2. The ink jet head according to claim 1, wherein the ratio is 0.8 to 0.9.
【請求項4】 前記圧電素子が、その周縁を前記電極か
らオーバハングした状態で前記電極に接合されている請
求項1に記載のインクジェットヘッド。
4. The ink jet head according to claim 1, wherein the piezoelectric element is joined to the electrode with its peripheral edge overhanging from the electrode.
【請求項5】 前記電極の相互間に電気絶縁層が形成さ
れている請求項1に記載のインクジェットヘッド。
5. The ink jet head according to claim 1, wherein an electric insulating layer is formed between the electrodes.
【請求項6】 前記圧電素子が、未焼成の状態の圧電材
料を前記電極に積層した後に焼成されて前記電極に接合
されている請求項1に記載のインクジェットヘッド。
6. The ink-jet head according to claim 1, wherein the piezoelectric element is laminated with an unfired piezoelectric material on the electrode and then fired and joined to the electrode.
【請求項7】 複数の前記圧電素子の表面に上電極が形
成されている請求項1に記載のインクジェットヘッド。
7. The ink jet head according to claim 1, wherein upper electrodes are formed on surfaces of the plurality of piezoelectric elements.
【請求項8】 前記電極の相互間に電気絶縁層が形成さ
れ、また複数の前記圧電素子の表面に上電極が形成され
ている請求項1に記載のインクジェットヘッド。
8. The ink jet head according to claim 1, wherein an electric insulating layer is formed between the electrodes, and an upper electrode is formed on a surface of the plurality of piezoelectric elements.
【請求項9】 セラミック製の振動板と、前記振動板に
より一方に面が封止されて前記振動板の振動によりイン
クを吐出させる列状に複数配置されたセラミック製の圧
力室と、前記圧力室に対応して前記振動板の表面に形成
された電極と、前記下部電極の表面に形成され、たわみ
変位により前記インクを吐出させる圧電素子とを備えた
インクジェットヘッドの製造方法において、 前記圧力室に対応して前記振動板の表面に前記圧力室の
幅W1よりも小さい幅W3の電極を形成する工程と、 前記電極の幅W3よりも大きい幅W2で前記各電極に圧
電材料の層を形成する工程と、 前記圧電材料の層を焼成して複数の圧電素子を形成する
工程と、 からなるインクジェットヘッドの製造方法。
9. A ceramic vibrating plate, a plurality of ceramic pressure chambers arranged in a row in which one surface is sealed by the vibrating plate and ink is discharged by vibration of the vibrating plate, and A method for manufacturing an inkjet head comprising: an electrode formed on the surface of the vibration plate corresponding to a chamber; and a piezoelectric element formed on the surface of the lower electrode and discharging the ink by bending displacement. Forming an electrode having a width W3 smaller than the width W1 of the pressure chamber on the surface of the vibration plate; and forming a layer of piezoelectric material on each of the electrodes with a width W2 larger than the width W3 of the electrode. And baking the piezoelectric material layer to form a plurality of piezoelectric elements.
【請求項10】 前記圧電素子の幅W2が前記圧力室の
幅W1よりも小さく形成されている請求項9に記載のイ
ンクジェットヘッドの製造方法。
10. The method according to claim 9, wherein the width W2 of the piezoelectric element is smaller than the width W1 of the pressure chamber.
【請求項11】 前記圧電材料の層が、圧電材料のグリ
ーシートを積層して形成されている請求項9に記載のイ
ンクジェットヘッドの製造方法。
11. The method according to claim 9, wherein the layer of the piezoelectric material is formed by laminating a green sheet of the piezoelectric material.
【請求項12】 前記圧電材料の層が、圧電材料を印刷
することにより形成されている請求項9に記載のインク
ジェットヘッドの製造方法。
12. The method according to claim 9, wherein the layer of the piezoelectric material is formed by printing a piezoelectric material.
【請求項13】 複数の前記圧電素子の表面に上電極を
形成する工程を含む請求項9に記載のインクジェットヘ
ッドの製造方法。
13. The method according to claim 9, further comprising the step of forming upper electrodes on the surfaces of the plurality of piezoelectric elements.
【請求項14】 複数の前記圧電素子の相互間に電気絶
縁層を形成する工程を含む請求項9に記載のインクジェ
ットヘッドの製造方法。
14. The method according to claim 9, further comprising the step of forming an electric insulating layer between the plurality of piezoelectric elements.
【請求項15】 複数の前記圧電素子の相互間に電気絶
縁層を形成する工程と、複数の前記圧電素子の相互間に
形成された電気絶縁層と前記圧電素子との表面に上電極
を形成する工程を含む請求項9に記載のインクジェット
ヘッドの製造方法。
15. A step of forming an electric insulating layer between a plurality of said piezoelectric elements, and a step of forming an electric insulating layer between said plurality of said piezoelectric elements.
The method for manufacturing an ink jet head according to claim 9, further comprising a step of forming an upper electrode on a surface of the formed electric insulating layer and the piezoelectric element .
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