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JPH11157071A - Inkjet head - Google Patents

Inkjet head

Info

Publication number
JPH11157071A
JPH11157071A JP32897297A JP32897297A JPH11157071A JP H11157071 A JPH11157071 A JP H11157071A JP 32897297 A JP32897297 A JP 32897297A JP 32897297 A JP32897297 A JP 32897297A JP H11157071 A JPH11157071 A JP H11157071A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ink
ink chamber
plate
glass
silicon member
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP32897297A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Chitose Ueki
千歳 植木
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.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP32897297A priority Critical patent/JPH11157071A/en
Publication of JPH11157071A publication Critical patent/JPH11157071A/en
Pending legal-status Critical Current

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

Abstract

(57)【要約】 【課題】複数のインク室1を有するシリコン部材9と、
上記インク室1を覆うように積層した板状体からなり、
上記インク室1に連通するノズル孔2を有するととも
に、インク室1に圧力を印加する手段を備えてなるイン
クジェットヘッドであって、シリコン部材9と板状体と
の接着不良や接着時のインク室1の歪み・変形を防止
し、高解像度印字の可能なインクジェットプリンターヘ
ッドを提供する。 【解決手段】上記板状体を40〜200℃における熱膨
脹係数が1.0〜5.0×10-6/℃のセラミックス、
ガラス又はガラスセラミックスにより形成する。
(57) Abstract: A silicon member 9 having a plurality of ink chambers 1;
A plate-like body laminated so as to cover the ink chamber 1;
An ink jet head having a nozzle hole 2 communicating with the ink chamber 1 and a means for applying pressure to the ink chamber 1, wherein the ink chamber has a poor adhesion between the silicon member 9 and the plate-like body and an ink chamber at the time of adhesion. (1) To provide an ink jet printer head capable of preventing distortion and deformation and capable of high-resolution printing. A ceramic having a thermal expansion coefficient of 1.0 to 5.0 × 10 −6 / ° C. at 40 to 200 ° C.,
It is formed of glass or glass ceramics.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はインクジェットプリ
ンターに用いられるインクジェットヘッドに関する。
The present invention relates to an ink jet head used for an ink jet printer.

【0002】[0002]

【従来の技術】インクジェットプリンターはヘッドより
インクを噴射して印字するようにしたプリンターであ
り、騒音が少なく高速印字が可能であることから、近年
広く使用されている。
2. Description of the Related Art An ink jet printer is a printer in which ink is ejected from a head to perform printing, and has been widely used in recent years because of low noise and high speed printing.

【0003】このインクジェットヘッドの概略構造は図
2に示すようにインク室1とこれに連通するノズル2を
備えたヘッド基板3に各インク室1に圧力を加える振動
板4を接合し、該振動板4を変形させてインク室1内の
圧力を上昇させ、インク(不図示)をノズル2より噴出
させるようになっている。なお、各部材は金属材で構成
されており、複数のインク室1が一列に並んでインクジ
ェットヘッドを構成している。又上記振動板4を変形さ
せる手段としては振動板4に圧電素子5を接合し、この
圧電素子5に電圧を印加して変形させることが行われて
いる。
As shown in FIG. 2, a schematic structure of the ink jet head is such that a vibrating plate 4 for applying pressure to each ink chamber 1 is joined to a head substrate 3 having an ink chamber 1 and a nozzle 2 communicating therewith. The pressure in the ink chamber 1 is increased by deforming the plate 4, and ink (not shown) is ejected from the nozzle 2. Each member is made of a metal material, and a plurality of ink chambers 1 are arranged in a line to constitute an ink jet head. As means for deforming the vibration plate 4, a piezoelectric element 5 is bonded to the vibration plate 4, and a voltage is applied to the piezoelectric element 5 to deform the same.

【0004】一方、特開平6−40030号、特開平6
−218929号公報等では、このインクジェットヘッ
ドの材質として、例えば酸化アルミニウム、酸化マグネ
シウム、酸化ジルコニウムのうちいずれか一種類を主成
分とするセラミックスを用いることが示されている。こ
れは、図3に示すように、これらのセラミックスからな
るヘッド基板3に、酸化ジルコニウムを主成分とするセ
ラミックスからなる振動板4を備え、この振動板4にP
ZTなどの圧電素子5を下部電極6、上部電極7により
挟持した圧電振動体を接合したものである。
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open Nos.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 218929 discloses that a ceramic mainly containing any one of aluminum oxide, magnesium oxide and zirconium oxide is used as a material of the ink jet head. As shown in FIG. 3, a head substrate 3 made of these ceramics is provided with a vibrating plate 4 made of a ceramic containing zirconium oxide as a main component.
A piezoelectric vibrator in which a piezoelectric element 5 such as ZT is sandwiched between a lower electrode 6 and an upper electrode 7 is joined.

【0005】この様なセラミックス製のインクジェット
ヘッドを製造する場合には、酸化アルミニウム、酸化マ
グネシウム、酸化ジルコニウムのうちいずれか一種類を
主成分とするセラミックスからなるセラミックスグリー
ンシートを作製し、インク室1に相当する部分を金型で
打ち抜く工程を必要とする。しかしながら打ち抜く際の
壁部の破損や変形により、インク室1間のピッチを狭く
することができず、高密度化に対応できないという問題
があった。
In order to manufacture such an ink jet head made of ceramics, a ceramic green sheet made of ceramics containing any one of aluminum oxide, magnesium oxide and zirconium oxide as a main component is prepared, and an ink chamber 1 is formed. Requires a step of punching out a portion corresponding to the above with a die. However, there is a problem that the pitch between the ink chambers 1 cannot be reduced due to breakage or deformation of the wall portion at the time of punching, and it is not possible to cope with high density.

【0006】この問題を解決する手段として、インクジ
ェットヘッドの材質にシリコンを用いることも提案され
ている(特開平7−96605号公報等参照)。即ち、
シリコン部材にマスキングを施してエッチングすること
により、非常に微細なインク室を加工し、これを覆うよ
うに他の板状体を接合してインクジェットヘッドを構成
するのである。
As a means for solving this problem, it has been proposed to use silicon as the material of the ink jet head (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-96605). That is,
By masking and etching the silicon member, a very fine ink chamber is processed, and another plate-like body is joined so as to cover the ink chamber to form an ink jet head.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のシリ
コンを用いたインクジェットヘッドでは、インク室を形
成したシリコン部材と他の板状体との接合が困難であっ
た。即ち、この板状体を成すセラミックスや金属の熱膨
脹係数は8〜12×10-6/℃であり、一方シリコンの
熱膨脹係数は2〜4×10-6/℃と両者に差があること
から、両者の接着(熱圧着)時に剥離が生じやすかっ
た。また、剥離なく接着できたとしても、インク室壁部
に歪みが生じ、変形してしまう問題があった。その結
果、高解像度印字が困難となっていた。
However, in the above-described ink jet head using silicon, it is difficult to bond the silicon member having the ink chamber to another plate. That is, the coefficient of thermal expansion of the ceramic or metal forming the plate is 8 to 12 × 10 −6 / ° C., while the coefficient of thermal expansion of silicon is 2 to 4 × 10 −6 / ° C. When the two were bonded (thermocompression bonding), peeling was likely to occur. In addition, even if the ink chamber can be adhered without peeling, there is a problem that the ink chamber wall is distorted and deformed. As a result, high-resolution printing has been difficult.

【0008】また、上記板状体をシリコンで形成するこ
とも検討されているが、全体の強度不足による熱圧着時
の破損、あるいはハンドリング中の破損が生じるという
不都合があった。
Although the formation of the above-mentioned plate-like body from silicon has been studied, there has been an inconvenience that breakage during thermocompression bonding or breakage during handling occurs due to insufficient strength.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】そこで本発明は、複数の
インク室を有するシリコン部材と、上記インク室を覆う
ように積層した板状体からなり、上記インク室に連通す
るノズル孔を有するとともに、インク室に圧力を印加す
る手段を備えてなるインクジェットヘッドであって、上
記板状体が40〜200℃における熱膨脹係数が1.0
〜5.0×10-6/℃のセラミックス、ガラス又はガラ
スセラミックスから成ることを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention provides a silicon member having a plurality of ink chambers and a plate-like body laminated so as to cover the ink chamber, and having a nozzle hole communicating with the ink chamber. An ink jet head comprising means for applying pressure to the ink chamber, wherein the plate-like body has a coefficient of thermal expansion at 40 to 200 ° C. of 1.0.
It is characterized by being made of ceramics, glass or glass-ceramics of up to 5.0 × 10 −6 / ° C.

【0010】また、本発明は、上記板状体が、Si
2 、AlN、SiC、Si3 4 の少なくとも1種を
主成分とすることを特徴とする。
Further, according to the present invention, the plate-like body may be made of Si
It is characterized by containing at least one of O 2 , AlN, SiC and Si 3 N 4 as a main component.

【0011】即ち、本発明によれば、シリコン部材にイ
ンク室を形成することによって、エッチングによる微細
加工を可能とできるようにしたものである。また、この
インク室を覆うように積層する板状体として、1.0〜
5.0×10-6/℃の熱膨脹係数のセラミックス、ガラ
ス又はガラスセラミックスを用いることによって、シリ
コン部材との熱膨脹差を小さくし、剥離等の接着不良や
接着時のインク室歪み・変形を防ぐことにより、高解像
度印字の可能なインクジェットヘッドを得るようにした
ものである。
That is, according to the present invention, by forming an ink chamber in a silicon member, fine processing by etching can be performed. Further, as a plate-like body laminated so as to cover the ink chamber, 1.0 to
By using ceramics, glass or glass ceramics having a thermal expansion coefficient of 5.0 × 10 −6 / ° C., the difference in thermal expansion with the silicon member is reduced, and adhesion failure such as peeling and the like and distortion or deformation of the ink chamber upon adhesion are prevented. Thus, an inkjet head capable of high-resolution printing is obtained.

【0012】さらに、本発明は、上記板状体の表面粗さ
(Ra)が0.1〜3μmであることを特徴とし、これ
によって、シリコン部材との接合強度を向上させるよう
にしたものである。
Further, the present invention is characterized in that the plate-like body has a surface roughness (Ra) of 0.1 to 3 μm, thereby improving the bonding strength with a silicon member. is there.

【0013】また、本発明は上記板状体の曲げ強度が1
00MPa以上であることを特徴とし、これによってイ
ンクジェットヘッドの全体の強度を向上し、熱圧着時の
破損やハンドリング時等の破損を防止するようにしたも
のである。
Further, according to the present invention, the plate-like body has a bending strength of 1%.
It is characterized by a pressure of not less than 00 MPa, thereby improving the overall strength of the ink jet head and preventing damage during thermocompression bonding and damage during handling and the like.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態を図によっ
て説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0015】図1(a)に示すインクジェットヘッド
は、インク室1を成す複数の凹部を有するシリコン部材
9と、このインク室1を覆うように積層した板状体とし
てのノズル板8から構成される。そして、上記ノズル板
8にノズル2を形成し、一方シリコン部材9の一部を振
動部9aとし、この振動部9a上に電極7、6を備えた
圧電素子5を接合してある。
The ink jet head shown in FIG. 1A comprises a silicon member 9 having a plurality of concave portions forming the ink chamber 1 and a nozzle plate 8 as a plate-like body laminated so as to cover the ink chamber 1. You. Then, the nozzle 2 is formed on the nozzle plate 8, and a part of the silicon member 9 is used as a vibrating portion 9a, and the piezoelectric element 5 having the electrodes 7 and 6 is joined on the vibrating portion 9a.

【0016】そのため、この圧電素子5に電圧を印加し
て変形させれば、インク室1に圧力を加えて、内部のイ
ンクをノズル2から噴出させることができる。
Therefore, if a voltage is applied to the piezoelectric element 5 to deform it, a pressure is applied to the ink chamber 1 and the ink inside can be ejected from the nozzle 2.

【0017】また、図では1個のインク室1しか示して
いないが、このシリコン部材9には複数のインク室1が
一列に並んで形成されている。このインク室1を形成す
るためには、シリコン部材9にインク室1に合致した形
状のマスキングを施しておいてエッチングすることによ
り、極めて高精度に、微細なパターンでインク室1を加
工することができる。その結果、高密度にインク室1を
配置することができ、高密度記録に対応することができ
る。
Although only one ink chamber 1 is shown in FIG. 1, a plurality of ink chambers 1 are formed in the silicon member 9 in a line. In order to form the ink chamber 1, the silicon member 9 is masked in a shape conforming to the ink chamber 1 and then etched, thereby processing the ink chamber 1 in a very precise and fine pattern. Can be. As a result, the ink chambers 1 can be arranged at a high density, and it is possible to cope with high-density recording.

【0018】一方、このシリコン部材9に積層するノズ
ル板8は、40〜200℃における熱膨脹係数が1.0
〜5.0×10-6/℃のセラミックス、ガラス又はガラ
スセラミックスから形成されている。そのため、シリコ
ン部材9との熱圧着時等において、シリコン部材9の熱
膨張係数(2〜4×10-6/℃)との差が小さいため、
剥離等の恐れを防止することができる。
On the other hand, the nozzle plate 8 laminated on the silicon member 9 has a coefficient of thermal expansion at 40 to 200 ° C. of 1.0.
It is made of ceramics, glass or glass-ceramics of up to 5.0 × 10 −6 / ° C. Therefore, at the time of thermocompression bonding with the silicon member 9 or the like, the difference from the thermal expansion coefficient of the silicon member 9 (2 to 4 × 10 −6 / ° C.) is small.
The possibility of peeling or the like can be prevented.

【0019】また、このノズル基板8の表面粗さは中心
線平均粗さ(Ra)で0.1〜3μmとすることが好ま
しい。これは、表面粗さ(Ra)が0.1μm未満では
滑らかすぎるためにシリコン部材9との接着強度が低く
なり、一方3μmを超えると接着面に空洞が生じて充分
な接着強度が得られなくなるためである。なお、このよ
うな表面粗さとするためには、ノズル基板8の表面を平
面加工する際に、用いる砥粒の大きさを調整すれば良
い。
The surface roughness of the nozzle substrate 8 is preferably 0.1 to 3 μm in terms of center line average roughness (Ra). This is because if the surface roughness (Ra) is less than 0.1 μm, the adhesive strength with the silicon member 9 is low because the surface is too smooth. On the other hand, if the surface roughness (Ra) is more than 3 μm, sufficient adhesive strength cannot be obtained due to the formation of a cavity in the adhesive surface. That's why. In order to achieve such a surface roughness, the size of the abrasive grains used when the surface of the nozzle substrate 8 is planarized may be adjusted.

【0020】このノズル基板8の材質としては、SiO
2 、AlN、SiC、Si3 4 の少なくとも1種を主
成分とするセラミックス、ガラス又はガラスセラミック
スを用いることが好ましい。例えば、セラミックスとし
ては、AlN、SiC、Si3 4 のいずれかを主成分
とし、公知の焼結助剤を含有する原料を用い、プレス成
形やシート成形等の公知の方法で所定形状に成形し、所
定の条件で焼成してなる窒化アルミニウム質セラミック
ス、炭化珪素質セラミックス、窒化珪素質セラミックス
を用いる。
The material of the nozzle substrate 8 is SiO.
2, AlN, SiC, ceramics as a main component at least one of Si 3 N 4, is to use a glass or glass ceramic preferable. For example, as a ceramic, a raw material containing AlN, SiC, or Si 3 N 4 as a main component and containing a known sintering aid is formed into a predetermined shape by a known method such as press molding or sheet molding. Then, aluminum nitride ceramics, silicon carbide ceramics, and silicon nitride ceramics fired under predetermined conditions are used.

【0021】また、ガラスとしては、溶融シリカ粉末を
用い、圧延法等によって製造したものを用いる。
As the glass, a glass produced by using a fused silica powder by a rolling method or the like is used.

【0022】さらに、ガラスセラミックスとしては、上
記溶融シリカ粉末と結晶化ガラスを混合した混合粉末を
用い、公知のシート成形、プレス成形によって製造した
ものを用いる。
Further, as the glass ceramics, those produced by known sheet molding and press molding using a mixed powder obtained by mixing the above fused silica powder and crystallized glass are used.

【0023】これらのセラミックス、ガラス、ガラスセ
ラミックスは、JISの規定による3点曲げ強度が10
0MPa以上であることが好ましい。これは、シリコン
部材9の強度が低いため、曲げ強度100MPa以上の
ノズル基板8と積層することによって、インクジェット
ヘッド全体の強度を高め、ハンドリング時等の破損を防
止できるためである。
These ceramics, glass and glass ceramics have a three-point bending strength of 10 according to JIS.
The pressure is preferably 0 MPa or more. This is because, since the strength of the silicon member 9 is low, by laminating the nozzle member 8 with a bending strength of 100 MPa or more, the strength of the entire inkjet head can be increased and breakage during handling or the like can be prevented.

【0024】また、シリコン部材9とノズル基板8の接
合は、エポキシ系等の接着剤を塗布しておいて両者を熱
圧着し、接着剤を加熱硬化させれば良い。
The bonding of the silicon member 9 and the nozzle substrate 8 may be performed by applying an adhesive such as an epoxy resin, thermocompression bonding the two, and heating and curing the adhesive.

【0025】さらに、圧電素子5はPZT等の公知の圧
電材を用いれば良く、電極6、7はPt等により形成す
る。
Further, a known piezoelectric material such as PZT may be used for the piezoelectric element 5, and the electrodes 6 and 7 are formed of Pt or the like.

【0026】次に、本発明の他の実施形態を説明する。Next, another embodiment of the present invention will be described.

【0027】図1(b)に示すインクジェットヘッド
は、インク室1を有するシリコン部材9にノズル2を形
成し、このインク室1を覆うように積層する板状体とし
て振動板4を備えたものである。そして、この振動板4
が、40〜200℃における熱膨脹係数が1.0〜5.
0×10-6/℃のセラミックス、ガラス又はガラスセラ
ミックスから形成されている。具体的には、SiO2
AlN、SiC、Si34 の少なくとも1種を主成分
とし、曲げ強度が100MPa以上のものを用い、その
表面粗さ(Ra)を0.1〜3μmとすることが好まし
い。
The ink jet head shown in FIG. 1 (b) has a nozzle 2 formed on a silicon member 9 having an ink chamber 1 and a vibration plate 4 as a plate-like body laminated so as to cover the ink chamber 1. It is. And this diaphragm 4
Has a coefficient of thermal expansion of 1.0-5.
It is formed of ceramics, glass or glass ceramics of 0 × 10 −6 / ° C. Specifically, SiO 2 ,
It is preferable to use one having at least one of AlN, SiC, and Si 3 N 4 as a main component and a bending strength of 100 MPa or more, and have a surface roughness (Ra) of 0.1 to 3 μm.

【0028】さらに他の実施形態として、図1(c)に
示すように、シリコン部材9を貫通するインク室1を形
成し、この両側に積層する板状体として、上述した振動
板4とノズル基板8の両方を備えることもできる。
As still another embodiment, as shown in FIG. 1C, an ink chamber 1 penetrating through a silicon member 9 is formed, and the above-described diaphragm 4 and nozzle Both of the substrates 8 can be provided.

【0029】このように、本発明では、インク室1の微
細な加工が必要な部分をシリコン部材9で形成し、これ
を覆う振動板4やノズル基板8等の板状体を40〜20
0℃における熱膨脹係数が1.0〜5.0×10-6/℃
のセラミックス、ガラス又はガラスセラミックスで形成
し、両者を積層して形成したものであれば、さまざまな
構造とすることができる。
As described above, according to the present invention, a portion of the ink chamber 1 that requires fine processing is formed of the silicon member 9 and the plate-like body such as the vibration plate 4 and the nozzle substrate 8 covering the silicon member 9 is formed of 40 to 20.
The coefficient of thermal expansion at 0 ° C. is 1.0 to 5.0 × 10 −6 / ° C.
Various structures can be used as long as they are formed of ceramics, glass or glass ceramics, and are formed by laminating both.

【0030】また、図1では1個のインク室1しか示し
ていないが、本発明のインクジェットヘッドでは、同様
のインク室1が多数並んで形成されている。
Although only one ink chamber 1 is shown in FIG. 1, many similar ink chambers 1 are formed side by side in the ink jet head of the present invention.

【0031】[0031]

【実施例】ここで、図1(a)に示すインクジェットヘ
ッドについて、ノズル基板8として種々の材質を用い、
シリコン部材9との接着試験を行った。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS For the ink jet head shown in FIG.
An adhesion test with the silicon member 9 was performed.

【0032】シリコン部材9のインク室1は幅120μ
m、深さ150μmとし、エッチングにより加工した。
また、ノズル基板8は、厚み0.3mm、平面度1μm
とし、平面加工時の砥粒の大きさを変化させて表面粗
(Ra)を調整した。
The ink chamber 1 of the silicon member 9 has a width of 120 μm.
m, depth 150 μm, and processed by etching.
The nozzle substrate 8 has a thickness of 0.3 mm and a flatness of 1 μm.
The surface roughness (Ra) was adjusted by changing the size of the abrasive grains during plane processing.

【0033】接着剤としてエポキシ樹脂系のものをスク
リーン印刷し、シリコン部材9とノズル基板8を150
℃で、300g/cm2 の圧力で10分間熱圧着した
後、接着性とインク室1の形状を調べた。結果は表1に
示す通りである。
An epoxy resin-based adhesive is screen-printed as an adhesive, and the silicon member 9 and the nozzle
After thermocompression bonding at 300 ° C. and a pressure of 300 g / cm 2 for 10 minutes, the adhesiveness and the shape of the ink chamber 1 were examined. The results are as shown in Table 1.

【0034】なお、表1中ガラスセラミックスとは、焼
結体中のアモルファスSiO2 と結晶として析出した相
との比が7.5:2.5のものである。
The glass ceramics in Table 1 are those having a ratio of amorphous SiO 2 in the sintered body to a phase precipitated as crystals of 7.5: 2.5.

【0035】[0035]

【表1】 [Table 1]

【0036】表1より、No.5、10、14では、熱
圧着、硬化後に剥離が生じた。このうちNo.14はシ
リコン部材9との熱膨張係数差による膨張収縮差に基づ
く剥離であった。又No.5では表面粗さ(Ra)が
1.0μm未満と小さすぎるため、接着剤とノズル基板
8表面との接着強度が得られなかった為であり、No.
10では表面粗さ(Ra)が3.0μmよりも大きすぎ
たために、接着面に空洞が見られ、接着境界部に十分な
接着面積が得られていない為である。
As shown in Table 1, No. In 5, 10, and 14, peeling occurred after thermocompression bonding and curing. No. 14 was peeling based on a difference in expansion and contraction due to a difference in thermal expansion coefficient from the silicon member 9. No. In No. 5, because the surface roughness (Ra) was too small, less than 1.0 μm, the adhesive strength between the adhesive and the surface of the nozzle substrate 8 could not be obtained.
In No. 10, since the surface roughness (Ra) was too large than 3.0 μm, cavities were observed on the bonding surface, and a sufficient bonding area was not obtained at the bonding boundary.

【0037】また、その他のインクジェットヘッドにつ
いてインク室1の形状をインク室1上部より金属顕微鏡
にて観察した結果、No.1、13では変形している様
子が観察された。これは、熱膨張係数の差による膨張収
縮の差によって起こったものである。
As for the other ink jet heads, the shape of the ink chamber 1 was observed from above the ink chamber 1 with a metal microscope. In Nos. 1 and 13, the appearance of deformation was observed. This is caused by a difference in expansion and contraction due to a difference in thermal expansion coefficient.

【0038】上記以外の条件に調整した本発明実施例の
インクジェットヘッド(No.2〜4、6〜9、11、
12)では、良好な密着性であり、インク室1の変形も
なく接着することができた。以上の事より、ノズル基板
8の熱膨張係数は1〜5×10-6/℃が望ましく、中で
もシリコン部材9の熱膨張係数を考慮すると2〜4×1
-6/℃の範囲が、接着境界部の歪みの残らない好適な
範囲である。又、ノズル基板8の表面粗さ(Ra)は、
0.1〜3.0μmに調整することが望ましい。
Ink jet heads (Nos. 2 to 4, 6 to 9, 11,
In No. 12), good adhesion was obtained, and the ink chamber 1 could be bonded without deformation. From the above, the thermal expansion coefficient of the nozzle substrate 8 is desirably 1 to 5 × 10 −6 / ° C., and in particular, the thermal expansion coefficient of the silicon member 9 is 2 to 4 × 1
The range of 0 −6 / ° C. is a preferable range where no distortion remains at the bonding boundary. The surface roughness (Ra) of the nozzle substrate 8 is:
It is desirable to adjust to 0.1 to 3.0 μm.

【0039】又、3点曲げ強度の異なる材料にて作製し
たインクジェットヘッドの製造歩留まりについて評価し
たところ、インクジェットヘッドは厚み1mm以下とな
ることから、表1中No.1〜3は熱圧着時、又はハン
ドリング中の破損が多く見られ、製造歩留まり60%と
著しく低かった。
When the production yield of ink jet heads made of materials having different three-point bending strengths was evaluated, the thickness of the ink jet head was 1 mm or less. In Nos. 1 to 3, breakage during thermocompression bonding or during handling was frequently observed, and the production yield was extremely low at 60%.

【0040】これに対し、No.4〜14のものは破損
は殆ど見られず、製造歩留まりも90%まで達してい
た。このことから、ノズル基板8の材質として、3点曲
げ強度が100MPa以上であれば、熱圧着時又はハン
ドリンク中の破損が見られず製造歩留まりを高くできる
ことがわかる。また、ノズル基板8のエッジ部のチッピ
ングの発生を考慮すると、硬度、破壊靱性についても高
硬度、高破壊靱性が望ましい。
On the other hand, no. In the case of samples 4 to 14, damage was hardly observed, and the production yield reached 90%. From this, it can be seen that when the three-point bending strength is 100 MPa or more as the material of the nozzle substrate 8, no breakage is observed during thermocompression bonding or during hand linking, and the production yield can be increased. In consideration of the occurrence of chipping at the edge of the nozzle substrate 8, high hardness and high fracture toughness are also desirable for hardness and fracture toughness.

【0041】なお、上記実施例で挙げた材料以外でも、
本発明の特性を満足するものであれば、その他の各種セ
ラミックス、ガラス、ガラスセラミックスにおいても好
適に用いることができる。
It should be noted that, other than the materials mentioned in the above embodiment,
As long as it satisfies the characteristics of the present invention, it can be suitably used for other various ceramics, glass, and glass ceramics.

【0042】また、上記実施例では、図1(a)に示す
ようにシリコン部材9に積層する板状体としてノズル基
板8を用いた例を示したが、図1(b)(c)に示す構
造のインクジェットヘッドであっても同様であった。
Further, in the above-described embodiment, as shown in FIG. 1A, an example in which the nozzle substrate 8 is used as a plate-like body laminated on the silicon member 9 is shown. The same applies to the inkjet head having the structure shown.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、複数のイ
ンク室を有するシリコン部材と、上記インク室を覆うよ
うに積層した板状体からなり、上記インク室に連通する
ノズル孔を有するとともに、インク室に圧力を印加する
手段を備えてなるインクジェットヘッドであって、上記
板状体が40〜200℃における熱膨脹係数が1.0〜
5.0×10-6/℃のセラミックス、ガラス又はガラス
セラミックスから成ることによって、シリコン部材と板
状体との接着不良や接着時のインク室の歪み・変形を防
止し、高解像度印字の可能なインクジェットプリンター
ヘッドを提供することができる。
As described above, according to the present invention, a silicon member having a plurality of ink chambers and a plate-like body laminated so as to cover the ink chambers have nozzle holes communicating with the ink chambers. An ink jet head comprising means for applying pressure to the ink chamber, wherein the plate-like body has a coefficient of thermal expansion at 40 to 200 ° C. of 1.0 to 1.0.
5.0 × 10 -6 / ° C ceramics, glass or glass-ceramics prevents poor adhesion between silicon member and plate-like body and distortion / deformation of ink chamber at the time of adhesion, enabling high-resolution printing It is possible to provide a simple inkjet printer head.

【0044】さらに、板状体の表面粗さ(Ra)を0.
1〜3.0μmとする事で、シリコン部材との接着強度
を十分に保つことができ、また、板状体の3点曲げ強度
を100MPa以上とすることで、熱圧着時の破損やハ
ンドリング中の破損に耐えうる強度を保つことができ、
製造歩留まりの高いインクジェットヘッドをを提供する
ことができる。
Further, the surface roughness (Ra) of the plate-like body is set at 0.
By setting the thickness to 1 to 3.0 μm, the adhesive strength with the silicon member can be sufficiently maintained, and by setting the three-point bending strength of the plate-like body to 100 MPa or more, damage at the time of thermocompression bonding and handling during handling can be prevented. Can maintain the strength that can withstand the damage of
An inkjet head with a high production yield can be provided.

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

【図1】(a)〜(c)は本発明のインクジェットヘッ
ドの実施形態を示す断面図である。
FIGS. 1A to 1C are cross-sectional views showing an embodiment of an ink jet head of the present invention.

【図2】従来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 a conventional inkjet head.

【図3】従来のインクジェットヘッドを示す断面図であ
る。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a conventional inkjet head.

【符合の説明】[Description of sign]

1:インク室 2:ノズル 3:ヘッド基板 4:振動板 5:圧電素子 6:電極 7:電極 8:ノズル板 9:シリコン部材 1: Ink chamber 2: Nozzle 3: Head substrate 4: Vibration plate 5: Piezoelectric element 6: Electrode 7: Electrode 8: Nozzle plate 9: Silicon member

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数のインク室を有するシリコン部材と、
上記インク室を覆うように積層した板状体からなり、上
記インク室に連通するノズル孔を有するとともに、イン
ク室に圧力を印加する手段を備えてなるインクジェット
ヘッドであって、上記板状体が40〜200℃における
熱膨脹係数が1.0〜5.0×10-6/℃のセラミック
ス、ガラス又はガラスセラミックスから成ることを特徴
とするインクジェットヘッド。
A silicon member having a plurality of ink chambers;
An ink jet head comprising a plate-like body laminated so as to cover the ink chamber, having a nozzle hole communicating with the ink chamber, and having means for applying pressure to the ink chamber, wherein the plate-like body is An ink-jet head comprising a ceramic, glass or glass-ceramic having a thermal expansion coefficient of 1.0 to 5.0 × 10 −6 / ° C. at 40 to 200 ° C.
【請求項2】上記板状体が、SiO2 、AlN、Si
C、Si3 4 の少なくとも1種を主成分とすることを
特徴とする請求項1記載のインクジェットヘッド。
2. The method according to claim 1, wherein the plate is made of SiO 2 , AlN, Si.
2. The ink jet head according to claim 1, wherein at least one of C and Si 3 N 4 is a main component.
【請求項3】上記板状体の表面粗さ(Ra)が0.1〜
3μmであ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。
3. The plate-like body has a surface roughness (Ra) of 0.1 to 0.1.
2. The ink jet head according to claim 1, wherein the thickness is 3 [mu] m.
【請求項4】上記板状体の曲げ強度が100MPa以上
であ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。
4. The ink jet head according to claim 1, wherein the plate-like body has a bending strength of 100 MPa or more.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2410463A (en) * 2004-01-29 2005-08-03 Hewlett Packard Development Co A method of making an inkjet printhead

Cited By (2)

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