JPH04345856A - Ink jet head and fabrication thereof - Google Patents
Ink jet head and fabrication thereofInfo
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- JPH04345856A JPH04345856A JP14982891A JP14982891A JPH04345856A JP H04345856 A JPH04345856 A JP H04345856A JP 14982891 A JP14982891 A JP 14982891A JP 14982891 A JP14982891 A JP 14982891A JP H04345856 A JPH04345856 A JP H04345856A
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Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
Description
【0001】0001
【技術分野】本発明は、インクジェットヘッド及びその
製造方法に関し、より詳細には、相互干渉が少く、周波
数特性の優れたインクジェットヘッド及びその製造方法
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inkjet head and a method of manufacturing the same, and more particularly to an inkjet head with less mutual interference and excellent frequency characteristics and a method of manufacturing the same.
【0002】0002
【従来技術】本発明に係るオンディマンド型のインクジ
ェットヘッドは、圧電素子等のピエゾ振動板のような電
気記録変換手段をインクの流路を区画する隔壁の一部に
取付け、電気信号に応じた圧力パルスを発生し、前記流
路に連なるノズルよりインク滴を噴射し、紙等の記録媒
体上に記録を行なう簡易な構造を特徴とするヘッドであ
る。[Prior Art] An on-demand type inkjet head according to the present invention has an electric recording conversion means such as a piezo diaphragm such as a piezoelectric element attached to a part of a partition wall that partitions an ink flow path, and a pressure corresponding to an electric signal. This head is characterized by a simple structure that generates pulses, ejects ink droplets from nozzles connected to the flow path, and records on a recording medium such as paper.
【0003】図5は、従来のインクジェットヘッドを説
明するための分解斜視図で、図6は、図5のY−Y矢視
断面図であり、図中、11は基板、12は圧電素子(P
ZT)、12aは溝、12bは凸部、13は流路基板、
14はノズルプレート、14aはノズル、15は共通液
室、15aはインク供給パイプ、16は充填材、17は
PCB(プリント回路基板)、18は流路(液室)、1
9はリード線、20はグランド線、21はボンディング
線である。FIG. 5 is an exploded perspective view for explaining a conventional inkjet head, and FIG. 6 is a sectional view taken along the Y-Y arrow in FIG. P
ZT), 12a is a groove, 12b is a convex portion, 13 is a channel substrate,
14 is a nozzle plate, 14a is a nozzle, 15 is a common liquid chamber, 15a is an ink supply pipe, 16 is a filler, 17 is a PCB (printed circuit board), 18 is a flow path (liquid chamber), 1
9 is a lead wire, 20 is a ground line, and 21 is a bonding wire.
【0004】図示のインクジェットヘッドにおいて、圧
電素子12は、アクチュエータで低電圧で駆動しても大
きい変位を発生させるため、通常、積層圧電素子(PZ
T)を用いている。また、圧電素子12は個別駆動が可
能なように、積層された圧電素子の長手方向に複数の溝
12aの溝加工が施されている。この溝12aにより区
分され、圧電素子12に凸部12b(以下アクチュエー
タと呼ぶ)が形成される。なお、アクチュエータ12b
の幅は、流路幅18よりも僅かに小さい寸法に選んでい
る。流路18は、流路基板13に、該流路基板13の長
手方向で隔壁13aにより区画された平行な多数の平行
流路として配設されており、各々の流路18は、圧電素
子12に設けられたアクチュエータ12bと各々対向す
るように配列され、流路基板13と圧電素子12とが接
合される。In the illustrated inkjet head, the piezoelectric element 12 generates a large displacement even when driven by an actuator at a low voltage, so it is usually a laminated piezoelectric element (PZ).
T) is used. Further, the piezoelectric elements 12 are formed with a plurality of grooves 12a in the longitudinal direction of the stacked piezoelectric elements so that they can be driven individually. A convex portion 12b (hereinafter referred to as an actuator) is formed on the piezoelectric element 12, divided by the groove 12a. Note that the actuator 12b
The width is selected to be slightly smaller than the channel width 18. The flow paths 18 are arranged in the flow path substrate 13 as a large number of parallel flow paths partitioned by partition walls 13a in the longitudinal direction of the flow path substrate 13, and each flow path 18 is provided with a piezoelectric element 12. The piezoelectric elements 12 are arranged to face the actuators 12b provided in the flow path substrate 13 and the piezoelectric elements 12 are bonded to each other.
【0005】また、圧電素子12の溝加工により形成さ
れた隣接するアクチュエータ間の溝12a内には低ヤン
グ率の弾性材16が充填され、積層された圧電素子12
の電極間がインクにより絶縁低下するのを防ぐとともに
、駆動されたアクチュエータの強度保持効果をも得てい
る。また、流路基板13の一方の端面には、各流路18
に対応してノズル14aを設けたノズル板14が接合さ
れており、各々の流路18の他端の開口部は共通液室1
5内に連通している。共通液室15内にはインク供給パ
イプ15aより供給されたインクが充たされている。Furthermore, the grooves 12a between adjacent actuators formed by groove processing of the piezoelectric element 12 are filled with an elastic material 16 having a low Young's modulus, and the stacked piezoelectric elements 12 are filled with an elastic material 16 having a low Young's modulus.
This prevents the insulation between the electrodes from being degraded by the ink, and also maintains the strength of the driven actuator. Further, each channel 18 is provided on one end surface of the channel substrate 13.
A nozzle plate 14 having nozzles 14a corresponding to each other is joined to the nozzle plate 14, and the opening at the other end of each flow path 18 is connected to the common liquid chamber 1.
It communicates within 5. The common liquid chamber 15 is filled with ink supplied from an ink supply pipe 15a.
【0006】上述のインクジェットヘッドに対し、リー
ド線19を通じて、画像情報に基づいた信号が印加され
、該信号に基づいて選択された圧電素子12のアクチュ
エータが駆動されると、該アクチュエータ12bは厚み
方向に変位して、流路18の体積を減少する。この際、
圧力波が発生し、ノズル14aよりインク滴を吐出する
。このとき、圧電素子12のアクチュエータ12bの厚
み方向の変位により、流路基板13に設けられた流路1
8の隔壁13aにも上部方向に押し上げられるような力
が働く。これは、圧電素子12の溝12aに充填された
充填材16が圧電素子12のアクチュエータ12bの変
位に引きづられて持ち上ってきて、それによって充填材
16と底面の一部が接合する隔壁13aが上方に持ち上
げられるためである。When a signal based on image information is applied to the above-mentioned inkjet head through the lead wire 19, and the actuator of the selected piezoelectric element 12 is driven based on the signal, the actuator 12b is moved in the thickness direction. The volume of the flow path 18 is reduced. On this occasion,
A pressure wave is generated and an ink droplet is ejected from the nozzle 14a. At this time, due to the displacement of the actuator 12b of the piezoelectric element 12 in the thickness direction, the flow path 1 provided in the flow path substrate 13 is
A force that pushes up the partition wall 13a in the upper direction also acts on the partition wall 13a. This is because the filler 16 filled in the groove 12a of the piezoelectric element 12 is pulled up by the displacement of the actuator 12b of the piezoelectric element 12, and thereby the partition wall where the filler 16 and a part of the bottom are joined. This is because 13a is lifted upward.
【0007】図7は、従来の流路基板の変位を説明する
ための断面図で、図中、A,B,Cは、圧電素子12の
アクチュエータ12bを示し、該アクチュエータA,B
,Cを区別する隙間にはすべて充填材16を充填してい
る形で図示している。また、図6と同じ作用をする部分
には等しい符号を付している。FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining the displacement of a conventional flow path substrate. In the figure, A, B, and C indicate actuators 12b of the piezoelectric element 12;
, C are all shown filled with filler material 16. Further, parts having the same functions as those in FIG. 6 are given the same reference numerals.
【0008】いま、アクチュエータBの動作に注目して
みると、アクチュエータBのみが単独で駆動されたとき
、アクチュエータBは矢印方向にbだけ変位する。この
ときの流路18の体積変化量は、流路13aの幅は一定
としてアクチュエータBが持ち上った量bと、アクチュ
エータBの変位に伴う流路基板13の持ち上り量△b1
との差であらわされる。この持ち上り量△b1は、比較
的小さい量である。これは隣接するアクチュエータA,
Cが駆動されないので、該アクチュエータA,C部側で
は充填材16は固定しており、アクチュエータB側だけ
の充填材16を介して持ち上げられる隔壁13aの持ち
上げ量は小さいためである。Now, looking at the operation of actuator B, when only actuator B is driven independently, actuator B is displaced by b in the direction of the arrow. At this time, the amount of change in volume of the flow path 18 is determined by the amount b that the actuator B lifts, assuming that the width of the flow path 13a is constant, and the amount b1 that the flow path substrate 13 lifts due to the displacement of the actuator B.
It is expressed as the difference between This lifting amount Δb1 is a relatively small amount. This is the adjacent actuator A,
This is because, since C is not driven, the filler 16 is fixed on the side of the actuators A and C, and the amount by which the partition wall 13a is lifted only by the filler 16 on the actuator B side is small.
【0009】これに対して、アクチュエータA,B,C
が同時に駆動されたときは、アクチュエータA,Cは各
々変位a,cだけ持ち上げられ、これに伴って対応する
流路基板13も△a,△cだけ持ち上げられる。従って
、アクチュエータB部では、アクチュエータA,B,C
側の充填材16の持ち上げ量の影響を受けて流路基板1
3は変位△b2(>△b1)の持ち上げ量となる。この
結果、アクチュエータB部の流路18の体積変化量は、
単独で駆動された場合よりも小さくなる。On the other hand, actuators A, B, C
When actuators A and C are driven at the same time, actuators A and C are lifted by displacements a and c, respectively, and corresponding flow path substrates 13 are also lifted by displacements Δa and Δc. Therefore, in the actuator B section, actuators A, B, C
The channel substrate 1 is affected by the lifting amount of the filler 16 on the side.
3 is the lifting amount of the displacement Δb2 (>Δb1). As a result, the amount of volume change in the flow path 18 of the actuator B section is
smaller than when driven alone.
【0010】このため単独駆動時はあまり問題ないが、
複数の圧電素子12のアクチュエータを同時に駆動する
と隣接間での相互干渉が生じ噴射インク滴速度のばらつ
きや、インク滴の体積に違いが生じる。又、周波数特性
にも影響が発生する現象が見られる。すなわち、図6に
図示した断面の従来のインクジェットヘッドにおいては
、アクチュエーションされた圧電素子Bを中心に、両隣
りのアクチュエータA,Cを同時に駆動すると、流路1
8が駆動の中心にある流路の体積の減少率は両隣りの流
路の体積の減少率より大きく、このため中心のインク滴
速度が両隣りのインク滴速度に比べ遅くなる現象が生じ
る。For this reason, there is no problem when driving alone, but
When the actuators of a plurality of piezoelectric elements 12 are driven simultaneously, mutual interference occurs between adjacent piezoelectric elements, resulting in variations in the speed of ejected ink droplets and differences in the volume of ink droplets. In addition, there is a phenomenon in which the frequency characteristics are also affected. That is, in the conventional inkjet head having the cross section shown in FIG.
The rate of decrease in the volume of the channel 8 at the center of drive is greater than the rate of decrease in volume of the channels on both sides, which causes a phenomenon in which the velocity of the ink droplet at the center is slower than the velocity of the ink droplets on both sides.
【0011】[0011]
【目的】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされた
もので、圧電素子のアクチュエータを単独で駆動した場
合と、両隣りのアクチュエータとを同時に駆動した場合
とにおいて、インク滴速度に変化を生じさせる相互干渉
の低減を計り、この結果、印写の周波数特性を改善し、
印写画質の向上を計ることを目的としてなされたもので
あり、更には、ヘッドの加工において歩留りが高く、安
価なインクジェットヘッドを提供することを目的とした
ものである。[Purpose] The present invention was made in view of the above-mentioned circumstances, and it is possible to change the velocity of ink droplets when a piezoelectric element actuator is driven alone and when actuators on both sides are driven simultaneously. We aim to reduce the mutual interference that occurs, and as a result, improve the frequency characteristics of printing,
This was done for the purpose of improving the quality of printed images, and further for the purpose of providing an inexpensive inkjet head with a high yield in processing the head.
【0012】0012
【構成】本発明は、上記目的を達成するために、(1)
液滴噴射のためのノズルを有する流路の長手方向に対し
て、互いに間隔をあけて多数の平行流路を設けた流路基
板と、該流路基板に接合し、前記各々の流路にインクを
供給する共通液室と、溝により区分され、前記各々の流
路に対応した凸部を有し、前記流路基板と接合された圧
電素子とからなり、ある流路のアクチュエーションが選
択されたとき、該選択された平行流路の少くとも一面が
、前記圧電素子の凸部に長手方向に垂直な変位を生じ、
前記流路に対応するノズルからインク滴を吐出させるイ
ンクジェットヘッドにおいて、前記流路板の隣接する流
路間の隔壁に、該隔壁の長手方向に穿設されたスリット
を有すること、(2)基板に圧電素子を接合する第1工
程と、基板と接合した圧電素子に溝加工を施す第2工程
と、加工した溝内に充填材を充填し硬化させる第3工程
と、充填材を硬化した圧電素子上部を研削加工する第4
工程と、研削した圧電素子面に液室を形成した流路基板
を接合する第5工程と、圧電素子面に接合した流路基板
上部に流路板溝を加工する第6工程からなることを特徴
としてなされたものである。以下、本発明の実施例に基
づいて説明する。[Structure] In order to achieve the above objects, the present invention provides (1)
A flow path substrate having a number of parallel flow paths spaced apart from each other in the longitudinal direction of the flow path having nozzles for ejecting droplets; It consists of a common liquid chamber that supplies ink, a piezoelectric element that is divided by a groove, has a convex portion corresponding to each of the flow paths, and is bonded to the flow path substrate, and the actuation of a certain flow path is selected. when the selected parallel flow path is displaced perpendicularly to the longitudinal direction of the convex portion of the piezoelectric element,
In the inkjet head that ejects ink droplets from nozzles corresponding to the flow channels, a partition wall between adjacent flow channels of the flow channel plate has a slit formed in a longitudinal direction of the partition wall; (2) a substrate; A first step of bonding the piezoelectric element to the substrate, a second step of forming grooves on the piezoelectric element bonded to the substrate, a third step of filling and hardening the filler into the processed groove, and a third step of bonding the piezoelectric element with the hardened filler. The fourth step is to grind the upper part of the element.
A fifth step of bonding a flow path substrate with a liquid chamber formed on the ground piezoelectric element surface, and a sixth step of machining a flow path plate groove on the upper part of the flow path substrate bonded to the piezoelectric element surface. This was done as a feature. Hereinafter, the present invention will be explained based on examples.
【0013】図1は、本発明のインクジェットヘッドの
一実施例を説明するための斜視図で、図2は、図1の矢
視Y−Y線断面図である。図中、1は基板、2は圧電素
子、2aは溝、3は流路基板、3aは隔壁、4はノズル
プレート、4aはノズル、5は共通液室、6は充填材、
7は流路板溝、8は流路(液室)、9はアクチュエータ
(凸部)、10はインク供給パイプである。FIG. 1 is a perspective view for explaining one embodiment of the ink jet head of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line Y--Y in FIG. In the figure, 1 is a substrate, 2 is a piezoelectric element, 2a is a groove, 3 is a channel substrate, 3a is a partition, 4 is a nozzle plate, 4a is a nozzle, 5 is a common liquid chamber, 6 is a filler,
7 is a channel plate groove, 8 is a channel (liquid chamber), 9 is an actuator (projection), and 10 is an ink supply pipe.
【0014】図示において、圧電素子2は低電圧駆動に
より厚さ方向に変位する積層圧電素子が用いられ、基板
1に接合される。圧電素子2には溝2aを長手方向に設
けて、アクチュエータ9を区分している。溝2a内には
、充填材6が充填されている。該充填材6は、圧電素子
2に溝2aを加工を施したとき、該溝2aの端面に積層
圧電素子の電極が露出しているので、インクによる絶縁
低下するのを防ぐとともにアクチュエータ9の強度保持
を兼ねている。In the figure, the piezoelectric element 2 is a laminated piezoelectric element that is displaced in the thickness direction by low voltage driving, and is bonded to the substrate 1. A groove 2a is provided in the piezoelectric element 2 in the longitudinal direction to divide the actuator 9 into sections. A filling material 6 is filled in the groove 2a. When the grooves 2a are formed in the piezoelectric element 2, the electrodes of the laminated piezoelectric element are exposed at the end faces of the grooves 2a, so the filler 6 prevents insulation from deteriorating due to ink and improves the strength of the actuator 9. It also serves as a retainer.
【0015】圧電素子2には、ガラス基板や、シリコン
基板又は、金属基板等からなる流路基板3が接合されて
いる。流路基板3には、前記アクチュエータ9に対応し
、該アクチュエータ9の幅よりも僅かに広い溝幅をもっ
た流路(液室)8が、隔壁3aに区画され、長手方向に
平行して多数設けられている。また、隔壁3aには流路
8に平行した流路板溝7が設けられている。これらの溝
2aの溝加工は、材料に応じて定められ、機械加工やエ
ッチング加工または樹脂成形法等により加工される。A channel substrate 3 made of a glass substrate, a silicon substrate, a metal substrate, or the like is bonded to the piezoelectric element 2. In the flow path substrate 3, a flow path (liquid chamber) 8 corresponding to the actuator 9 and having a groove width slightly wider than the width of the actuator 9 is defined by a partition wall 3a, and is parallel to the longitudinal direction. There are many. Further, a channel plate groove 7 parallel to the channel 8 is provided in the partition wall 3a. The groove processing of these grooves 2a is determined depending on the material, and is processed by machining, etching, resin molding, or the like.
【0016】前記流路基板3および圧電素子2の端面に
は、ガラス基板や、シリコン基板や樹脂薄膜又は金属基
板からなるノズルプレート4が接合されている。該ノズ
ルプレート4には流路8に対応してノズル4aが穴加工
されている。流路基板3の他端面には、流路8に連通す
る共通液室5が接合されている。該共通液室5には、イ
ンク供給パイプ10よりインクの供給を受けて、ノズル
4aよりインク滴を吐出するためのインクが収容されて
いる。A nozzle plate 4 made of a glass substrate, a silicon substrate, a resin thin film, or a metal substrate is bonded to the end surfaces of the flow path substrate 3 and the piezoelectric element 2. Nozzles 4a are formed in the nozzle plate 4 in correspondence with the flow passages 8. A common liquid chamber 5 communicating with the flow path 8 is joined to the other end surface of the flow path substrate 3 . The common liquid chamber 5 receives ink from the ink supply pipe 10 and stores ink for ejecting ink droplets from the nozzle 4a.
【0017】上記の如く構成されたインクジェットヘッ
ドに対し、画像情報に基づいて、選択された圧電素子2
のアクチュエータ9に駆動回路(図示せず)からのパル
ス電圧が印加されると、厚み方向に変位する。この変位
により流路8の体積が減少し、この時インク滴がノズル
4aより飛び出す。The piezoelectric element 2 selected based on the image information is applied to the inkjet head configured as described above.
When a pulse voltage from a drive circuit (not shown) is applied to the actuator 9, the actuator 9 is displaced in the thickness direction. This displacement causes the volume of the flow path 8 to decrease, and at this time, ink droplets are ejected from the nozzle 4a.
【0018】図3は、本発明の流路基板の変位を説明す
るための図で、図中、A,B,Cは順次隣り合って配列
された圧電素子2のアクチュエータ9を示し、該アクチ
ュエータA,B,Cを区画する隙間にはすべて充填材6
が充填した形で図示しており、図1と同じ作用をする部
分には等しい符号を付している。FIG. 3 is a diagram for explaining the displacement of the flow path substrate of the present invention. In the diagram, A, B, and C indicate the actuators 9 of the piezoelectric elements 2 arranged next to each other in sequence. All gaps separating A, B, and C are filled with filler 6.
It is shown in a filled form, and parts having the same functions as those in FIG. 1 are given the same reference numerals.
【0019】いま、アクチュエータBが単独に駆動され
た場合の流路基板3の変位をみると、アクチュエータB
が矢印の厚さ方向にbだけ変位すると、充填材6の前記
アクチュエータBに接する部分が持ち上げられ、これに
伴って、対応する隔壁3aの流路板溝7により区画され
た部分が単独に微小変位△bだけ持ち上げられる。従っ
て、流路8の体積変化量は、図7に図示した従来の流路
18の体積変化量と大きな違いはない。Now, looking at the displacement of the channel substrate 3 when actuator B is driven independently, it is found that the displacement of actuator B is
When is displaced by b in the thickness direction of the arrow, the portion of the filler 6 in contact with the actuator B is lifted, and as a result, the portion of the corresponding partition wall 3a defined by the channel plate groove 7 is individually microscopic. It is lifted by displacement Δb. Therefore, the amount of change in volume of the flow path 8 is not significantly different from the amount of change in volume of the conventional flow path 18 shown in FIG.
【0020】しかし、流路板溝7を設けることにより、
アクチュエータA,B,Cが同時に駆動された場合にお
けるアクチュエータBの流路18の体積変化量と、アク
チュエータBが単独で駆動した場合の流路18の体積変
化量との差を減少させることができる。すなわち、アク
チュエータA,B,Cが同時駆動された場合、該アクチ
ュエータA,B,Cは矢印方向に同じ量a,b,cだけ
変位する。これに伴って、アクチュエータA,B,Cに
対応する流路板3の隔壁3aが矢印方向に△a,△b,
△cの変位量だけ持ち上げられる。しかし、アクチュエ
ータA,Cから受ける変形が流路板溝7部分を変形させ
るので、アクチュエータBに対応する流路基板3の持ち
上り量△b1は小さく、アクチュエータBが単独に駆動
された場合の変化量△bとの差が小さくなる。従って、
アクチュエータA,B,Cが同時に駆動された場合の、
アクチュエータBの受ける影響は従来例に比べて小さく
なる。However, by providing the channel plate groove 7,
It is possible to reduce the difference between the amount of change in volume of the flow path 18 of actuator B when actuators A, B, and C are driven simultaneously and the amount of change in volume of the flow path 18 when actuator B is driven alone. . That is, when actuators A, B, and C are driven simultaneously, the actuators A, B, and C are displaced by the same amount a, b, and c in the direction of the arrow. Along with this, the partition walls 3a of the channel plate 3 corresponding to the actuators A, B, and C move in the direction of the arrows △a, △b,
It is lifted by a displacement amount of Δc. However, since the deformation received from actuators A and C deforms the channel plate groove 7 portion, the lifting amount Δb1 of the channel board 3 corresponding to actuator B is small, and the change when actuator B is driven independently The difference with the amount Δb becomes smaller. Therefore,
When actuators A, B, and C are driven simultaneously,
The effect on actuator B is smaller than in the conventional example.
【0021】上述の如く、流路基板3に流路板溝7を設
けることにより、アクチュエータBを単独に駆動した場
合と、隣合うアクチュエータA,Cを同時に駆動した場
合との流路8の変化量の差は小さくなり、従って、同時
駆動時のインク滴速度やインク滴体積の変動を従来のイ
ンクジェットヘッドの場合に比べて小さくすることがで
き、画像品質の優れた印写を行うことができる。As described above, by providing the flow path plate groove 7 in the flow path substrate 3, the flow path 8 changes between when actuator B is driven alone and when adjacent actuators A and C are driven simultaneously. The difference in volume is smaller, and therefore, fluctuations in ink droplet speed and ink droplet volume during simultaneous driving can be made smaller than in the case of conventional inkjet heads, making it possible to print with excellent image quality. .
【0022】しかし、流路基板3に流路板溝7の溝加工
を施した後に圧電素子2に接合しようとすると、流路基
板3が薄い上に溝加工されているため非常に脆く接合性
に欠ける。そこで溝加工される前に流路基板3を接合し
ておいてから流路板溝7の溝加工を行う事によって上記
欠点が解消できる。以下、本発明の製造方法の工程を図
1,図4を参照して述べる。However, when attempting to bond to the piezoelectric element 2 after forming the channel plate grooves 7 on the channel substrate 3, the channel substrate 3 is thin and grooved, making it extremely brittle and difficult to bond. It lacks. Therefore, the above-mentioned drawback can be overcome by joining the channel substrate 3 before the groove processing and then processing the channel plate grooves 7. Hereinafter, the steps of the manufacturing method of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 4.
【0023】図4(a)〜(e)は、本発明のインクジ
ェットヘッドの製造方法を説明するための図で、図中、
図2と同じ作用をする部分には等しい符号を付している
。FIGS. 4(a) to 4(e) are diagrams for explaining the method of manufacturing an inkjet head of the present invention.
Components having the same functions as those in FIG. 2 are given the same reference numerals.
【0024】<製造方法>
(1)、基板に圧電素子を接合する(図(a))。
基板1はステンレス鋼やアルミニウム製の平板で、圧電
素子2は積層型圧電素子を用いる。また、接合材として
はエポキシ系等の接着材を用いる事が出来る。
(2)、圧電素子に溝を加工する(図(b))。
ダイシングソーで個々のアクチュエータ9を形成するた
めに溝2aの加工を施す。この溝幅は成るべく狭い方が
良いが現在の所ブレードの幅の狭い物を使用してアクチ
ュエータ部が折れない程度にカットできるのは20〜4
0μm程度である。
(3)、溝に充填材を充填し硬化させる(図(c))。
前記(2)でカットした溝2aに電気的な絶縁と、補強
を兼ねて充填材6を充填する。充填材6としてはヤング
率の低い樹脂を選択する必要がある。これはアクチュエ
ータ9を駆動したときにヤング率が高いと動きが悪くな
るのと、隣のアクチュエータも引きずられて動作するた
め本発明で解決しようとしている相互干渉効果が大きく
現れる結果になるため。充填材としてはシリコンゴム系
の比較的ヤング率の低い物が選ばれる。
(4)、圧電素子上部の研削加工をする(図(c))。
流路基板3を圧電素子2に接合するため上部の平面性を
出すため研削加工を行う。
(5)、流路基板に液室が形成されたものを接合する(
図(d))。
接合材としてはエポキシ系接着剤が適当。
(6)、流路基板上部に流路板溝部を加工する(図(e
))。
ダイシングソーで圧電素子2を加工したときと同じよう
にして流路基板3上部に流路板溝7の溝加工を行う。
(7)、共通液室を接合する(図示せず)。
各流路8にインクを供給するための共通液室5を接合す
る。
(8)、ノズルプレートを接合するため端面を研磨する
(図示せず)。
研磨後共通液室5、インク流路8を洗浄し内部のゴミを
外部に排出する。洗浄、乾燥行程を終了した所でノズル
プレート4の接合を行う。
(9)、電極取り出しのためのPCB(プリント回路板
)を接合する(図示せず)。
(10)、PCB(プリント回路板)と圧電素子電極部
とのワイヤーボンディングを行う(図示せず)。
(11)、外部接続のためのコネクターを取り付ける(
図示せず)。
上記の工程により、流路基板3を破損することなく流路
板溝7を加工できるので歩留りのよくインクジェットヘ
ッドを製造することができる。<Manufacturing method> (1) A piezoelectric element is bonded to a substrate (FIG. (a)). The substrate 1 is a flat plate made of stainless steel or aluminum, and the piezoelectric element 2 is a laminated piezoelectric element. Further, as the bonding material, an adhesive such as epoxy can be used. (2) Machining a groove in the piezoelectric element (Figure (b)). Grooves 2a are processed to form individual actuators 9 using a dicing saw. The width of this groove should be as narrow as possible, but currently the only width that can be cut using a narrow blade without breaking the actuator part is 20 to 4.
It is about 0 μm. (3) Fill the groove with a filler and harden it (Figure (c)). The groove 2a cut in the above (2) is filled with a filler 6 for both electrical insulation and reinforcement. As the filler 6, it is necessary to select a resin with a low Young's modulus. This is because when the actuator 9 is driven, if the Young's modulus is high, the movement will be poor, and the neighboring actuators will also be dragged along, resulting in a significant mutual interference effect, which is what the present invention is trying to solve. As the filler, a silicone rubber-based material with a relatively low Young's modulus is selected. (4) Grind the top of the piezoelectric element (Figure (c)). In order to bond the channel substrate 3 to the piezoelectric element 2, grinding is performed to make the upper part flat. (5) Bonding the flow path substrate with a liquid chamber formed therein (
Figure (d)). Epoxy adhesive is suitable as the bonding material. (6) Process the flow path plate groove on the upper part of the flow path board (Figure (e)
)). Channel plate grooves 7 are machined in the upper part of the channel substrate 3 in the same manner as when the piezoelectric element 2 was machined with a dicing saw. (7) Joining the common liquid chamber (not shown). A common liquid chamber 5 for supplying ink to each flow path 8 is connected. (8) Polishing the end face to join the nozzle plate (not shown). After polishing, the common liquid chamber 5 and the ink flow path 8 are cleaned and the dust inside is discharged to the outside. After the cleaning and drying steps are completed, the nozzle plate 4 is joined. (9) A PCB (printed circuit board) for taking out the electrodes is bonded (not shown). (10) Wire bonding is performed between the PCB (printed circuit board) and the piezoelectric element electrode portion (not shown). (11), Attach the connector for external connection (
(not shown). Through the above steps, the channel plate grooves 7 can be processed without damaging the channel substrate 3, so that an inkjet head can be manufactured with a high yield.
【0025】[0025]
【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と、以下のような効果がある。
(1)流路基板上の流路隔壁部に流路板溝を加工したの
で、選択されて圧電素子アクチュエータが単独に駆動さ
れる場合と、隣合うアクチュエータと同時に駆動された
場合とにおける流路体積変化量の変化が小さくなる。こ
の結果、インク滴速度およびインク滴量の変化が小さく
なり、高周波の印写が可能となり、高品質の画像が得ら
れる。
(2)流路板溝の溝加工は、基板と圧電素子および流路
基板とを接合し剛性が高くなった工程で行われるので溝
加工による破損もなく歩留りのよいヘッド製造が可能と
なり、安価なインクジェットヘッドを提供できる。[Effects] As is clear from the above description, the present invention has the following effects. (1) Since a channel plate groove is machined in the channel partition on the channel substrate, the channel can be used in the case where the piezoelectric element actuator is selected and driven independently, and when it is driven simultaneously with the adjacent actuators. The change in volume change becomes smaller. As a result, changes in ink droplet velocity and ink droplet volume are reduced, high frequency printing becomes possible, and high quality images are obtained. (2) Groove processing of the channel plate grooves is performed in the process where the substrate, piezoelectric element, and channel substrate are bonded together to increase rigidity, so it is possible to manufacture heads with a high yield without damage due to groove processing, and it is possible to manufacture heads at low cost. It is possible to provide a unique inkjet head.
【図1】 本発明のインクジェットヘッドの一実施例
における斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of an inkjet head of the present invention.
【図2】 図1の矢視Y−Y線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along the line Y-Y in FIG. 1.
【図3】 本発明の流路基板の変位を説明するための
図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the displacement of the channel substrate of the present invention.
【図4】 本発明のインクジェットヘッドの製造方法
を説明するための断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the method of manufacturing an inkjet head of the present invention.
【図5】 従来のインクジェットヘッドを説明するた
めの分解斜視図である。FIG. 5 is an exploded perspective view for explaining a conventional inkjet head.
【図6】 図5のY−Y矢視断面図である。6 is a sectional view taken along the YY arrow in FIG. 5. FIG.
【図7】 従来の流路基板の変位を説明するための図
である。FIG. 7 is a diagram for explaining displacement of a conventional flow path substrate.
1…基板、2…圧電素子、2a…溝、3…流路基板、3
a…隔壁、4…ノズルプレート、4a…ノズル、5…共
通液室、6…充填材、7…流路板溝、8…流路(液室)
9…アクチュエータ(凸部)、10…インク供給パイプ
。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Substrate, 2...Piezoelectric element, 2a...Groove, 3...Flow path board, 3
a... Partition wall, 4... Nozzle plate, 4a... Nozzle, 5... Common liquid chamber, 6... Filler, 7... Channel plate groove, 8... Channel (liquid chamber)
9... Actuator (convex part), 10... Ink supply pipe.
Claims (2)
の長手方向に対して、互いに間隔をあけて多数の平行流
路を設けた流路基板と、該流路基板に接合し、前記各々
の流路にインクを供給する共通液室と、溝により区分さ
れ、前記各々の流路に対応した凸部を有し、前記流路基
板と接合された圧電素子とからなり、ある流路のアクチ
ュエーションが選択されたとき、該選択された平行流路
の少くとも一面が、前記圧電素子の凸部に長手方向に垂
直な変位を生じ、前記流路に対応するノズルからインク
滴を吐出させるインクジェットヘッドにおいて、前記流
路基板の隣接する流路間の隔壁に、該隔壁の長手方向に
穿設されたスリットを有することを特徴とするインクジ
ェットヘッド。1. A flow path substrate having a plurality of parallel flow paths spaced apart from each other in the longitudinal direction of the flow path having nozzles for ejecting droplets; It consists of a common liquid chamber that supplies ink to each flow path, and a piezoelectric element that is divided by a groove, has a convex portion corresponding to each flow path, and is bonded to the flow path substrate. When an actuation is selected, at least one surface of the selected parallel flow path causes a displacement perpendicular to the longitudinal direction of the convex portion of the piezoelectric element, and an ink droplet is ejected from a nozzle corresponding to the flow path. An inkjet head characterized in that a partition wall between adjacent channels of the channel substrate has a slit formed in a longitudinal direction of the partition wall.
、基板と接合した圧電素子に溝加工を施す第2工程と、
加工した溝内に充填材を充填し硬化させる第3工程と、
充填材を硬化した圧電素子上部を研削加工する第4工程
と、研削した圧電素子面に液室を形成した流路基板を接
合する第5工程と、圧電素子面に接合した流路基板上部
に流路板溝を加工する第6工程からなることを特徴とす
るインクジッェトヘッドの製造方法。2. A first step of bonding a piezoelectric element to a substrate; a second step of forming a groove on the piezoelectric element bonded to the substrate;
a third step of filling and hardening a filler in the processed groove;
a fourth step of grinding the upper part of the piezoelectric element with the hardened filler; a fifth step of bonding the channel substrate with a liquid chamber formed on the ground piezoelectric element surface; A method for manufacturing an inkjet head, comprising a sixth step of machining channel plate grooves.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14982891A JPH04345856A (en) | 1991-05-23 | 1991-05-23 | Ink jet head and fabrication thereof |
Applications Claiming Priority (1)
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JP14982891A JPH04345856A (en) | 1991-05-23 | 1991-05-23 | Ink jet head and fabrication thereof |
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Publication Number | Publication Date |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0652108A3 (en) * | 1993-11-05 | 1998-04-01 | Seiko Epson Corporation | Ink jet print head and a method of manufacturing the same |
-
1991
- 1991-05-23 JP JP14982891A patent/JPH04345856A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0652108A3 (en) * | 1993-11-05 | 1998-04-01 | Seiko Epson Corporation | Ink jet print head and a method of manufacturing the same |
EP0980759A3 (en) * | 1993-11-05 | 2000-12-06 | Seiko Epson Corporation | Ink jet print head and a method of manufacturing the same |
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EP0980756A3 (en) * | 1993-11-05 | 2000-12-06 | Seiko Epson Corporation | Ink jet printer head |
EP0980757A3 (en) * | 1993-11-05 | 2000-12-06 | Seiko Epson Corporation | Ink jet print head |
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