JPH0286455A - inkjet head - Google Patents

inkjet head

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Publication number
JPH0286455A
JPH0286455A JP23821588A JP23821588A JPH0286455A JP H0286455 A JPH0286455 A JP H0286455A JP 23821588 A JP23821588 A JP 23821588A JP 23821588 A JP23821588 A JP 23821588A JP H0286455 A JPH0286455 A JP H0286455A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vibrator
piezoelectric transducer
inkjet head
ink
nozzle
Prior art date
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Pending
Application number
JP23821588A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideki Morozumi
秀樹 両角
Koichi Higashimura
東村 公一
Masanao Matsuzawa
松澤 正尚
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
Priority to JP23821588A priority Critical patent/JPH0286455A/en
Publication of JPH0286455A publication Critical patent/JPH0286455A/en
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Abstract] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、インク滴を飛翔させ記録紙等の媒体上lこイ
ンク像を形成するプリンタ等インクジェット方式の記録
装置に関し、さらに詳細にはインクジェットプリンタヘ
ッドに関する。
Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to an inkjet recording device such as a printer that forms an ink image on a medium such as a recording paper by flying ink droplets, and more specifically relates to an inkjet recording device such as a printer that forms an ink image on a medium such as recording paper. Regarding printer heads.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

複数のノズルを有するノズル形成基板と、その背後にイ
ンクと直接接触してインクを加圧する圧電変換器を配置
したインクジェットヘッドは、特公昭60−8953号
公報に開示されている。この構造のインクジェットヘッ
ドは、圧電変換器に形成されている振動子がノズル形成
基板に対してほぼ直角方向に変位することと、ノズルの
インク流路が短いため、インク滴吐出効率および吐出安
定性が高く、インク中に気泡、ゴミ等の異物が混入した
場合でも、その影響を受けずに正常動作が可能であり、
さらには、振動子が片持ちもしくは両持ちである事によ
り、電気機械変換効率が高く、低電圧で必要とする振動
子変位が得られるという特徴を有する。
An inkjet head in which a nozzle forming substrate having a plurality of nozzles and a piezoelectric transducer for directly contacting ink and pressurizing the ink is arranged behind the nozzle forming substrate is disclosed in Japanese Patent Publication No. 8953/1988. An inkjet head with this structure has improved ink droplet ejection efficiency and ejection stability because the vibrator formed in the piezoelectric transducer is displaced almost perpendicularly to the nozzle forming substrate and the ink flow path of the nozzle is short. is high, and even if foreign matter such as air bubbles or dust gets into the ink, normal operation is possible without being affected by it.
Furthermore, since the vibrator is cantilevered or double-sided, the electromechanical conversion efficiency is high and the required vibrator displacement can be obtained at low voltage.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかし、前述の従来技術では、圧電変換器lこ機械加工
を施して各々の振動子を形成する際に、圧電変換器の構
成要素で脆性を示す部材である圧電素子に割れや欠けが
発生しやすいため、加工速度を落として振動子の破損を
減少させる必要があり、また、ヘッド組立時においても
、圧電変換器を破損させないために取り扱いには細心の
注意を払う必要があった。したがって、部品の歩留り低
下、加工時間の増加、およびヘッドの歩留り低下、組立
工数の増加等を招き、ヘッドのコストアップにつながる
という問題点を有していた。
However, in the above-mentioned conventional technology, when the piezoelectric transducer is machined to form each vibrator, cracks and chips occur in the piezoelectric element, which is a brittle component of the piezoelectric transducer. Because of this, it was necessary to reduce the machining speed to reduce damage to the vibrator, and when assembling the head, it was necessary to pay close attention to handling in order to avoid damaging the piezoelectric transducer. Therefore, there have been problems in that the yield of parts is lowered, the processing time is increased, the yield of the head is lowered, the number of assembly steps is increased, etc., and the cost of the head is increased.

本発明の目的は、これらの問題点を解決して、圧電変換
器の製造時の歩留りおよ、び加工効率を向上させて部品
コストの低減を図り、さらにヘッド組立時における圧電
変換器の操作性を良くしてヘッドの歩留りを向上させる
ことにより、低コストのインクジェットヘッドを実現す
ることにある。
The purpose of the present invention is to solve these problems, improve the yield and processing efficiency during manufacturing of piezoelectric transducers, reduce parts costs, and further improve the operation of piezoelectric transducers during head assembly. The object of the present invention is to realize a low-cost inkjet head by improving the yield of the head by improving the performance.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明のインクジェットヘッドは、複数のノズルを有す
るノズル形成基板と、前記ノズルの各々に対向して配置
され、インク中に浸され独立に駆動可能な振動子を構成
する圧電変換器を備え、電圧印加により該圧電変換器を
変位させて、前記ノズル形成基板と前記圧電変換器との
間隙のインクを前記ノズルから吐出するインクジェット
ヘッドにおいて、前記圧電変換器を構成する脆性部材の
露出面にジン性を示す薄膜を設けたことを特徴とする。
The inkjet head of the present invention includes a nozzle forming substrate having a plurality of nozzles, a piezoelectric transducer arranged to face each of the nozzles, immersed in ink and forming a vibrator that can be driven independently, and In an inkjet head that displaces the piezoelectric transducer by application of an electric current and ejects ink in a gap between the nozzle forming substrate and the piezoelectric transducer from the nozzle, the exposed surface of the brittle member constituting the piezoelectric transducer is coated with zinc. It is characterized by being provided with a thin film showing the following.

C作用〕 本発明の上記構成では、脆性部材の表面に形成されたジ
ン性(ネバリ強さ)を示す薄膜が表面の保護層となる。
C Effect] In the above configuration of the present invention, the thin film exhibiting slenderness (sticky strength) formed on the surface of the brittle member serves as a surface protective layer.

〔実施例〕〔Example〕

次に、実施例に基づいて本発明を説明する。 Next, the present invention will be explained based on examples.

第1図は、本発明におけるインクジェットヘッドを搭載
した記録装置の一実施例を説明するための斜視図である
。記録媒体1は送りローラ2,3の押圧によりプラテン
4に捲き回され、記録の進行に従い矢印5の方向に搬送
される。ガイド軸6゜7に案内されプラテン4の軸と平
行な方向に移動可能なキャリッジ8上には、独立にイン
ク滴を吐出制御可能な複数のノズルを有するインクジェ
ットヘッド9が搭載されており、矢印10の方向に走査
され、各々のノズルから選択的にインク滴を吐出し記録
媒体1上にインク像を形成する。
FIG. 1 is a perspective view for explaining an embodiment of a recording apparatus equipped with an inkjet head according to the present invention. The recording medium 1 is wound around a platen 4 by pressure from feed rollers 2 and 3, and is conveyed in the direction of an arrow 5 as recording progresses. An inkjet head 9 having a plurality of nozzles that can independently control the ejection of ink droplets is mounted on a carriage 8 that is guided by a guide shaft 6°7 and movable in a direction parallel to the axis of the platen 4. The recording medium 1 is scanned in 10 directions, and ink droplets are selectively ejected from each nozzle to form an ink image on the recording medium 1.

第2図(a)・(b)は、本発明ζこおけるインクジェ
ットヘッドの構造、およびインク滴吐出原理を説明する
ための断面図である。フレーム40とサブフレーム41
0間にノズル形成基板30、スペーサ43、圧電変換器
20、弾性シート42を積層し固定する。ノズル形成基
板30には複数のノズル31が列設され、各々のノズル
と対応する位置に、微小な間隙45を介して、圧電変換
器20の複数の振動子21の自由端が配置されている(
第2図(a))。圧電変換器20は、両面に電極A23
および電極B24が形成されている圧電素子22の片面
に、信号電極を兼ねNiよりなる表面の保護層25が形
成され、他面には共通電極を兼ねNiよりなる金属板2
6が形成されている。金属板26は、共通電極として利
用できるため、電極A23は省略することも可能である
(第2図(b))。
FIGS. 2(a) and 2(b) are cross-sectional views for explaining the structure of the inkjet head and the principle of ejecting ink droplets according to the present invention. Frame 40 and subframe 41
The nozzle forming substrate 30, spacer 43, piezoelectric transducer 20, and elastic sheet 42 are laminated and fixed between the holes. A plurality of nozzles 31 are arranged in a row on the nozzle forming substrate 30, and the free ends of the plurality of vibrators 21 of the piezoelectric transducer 20 are arranged at a position corresponding to each nozzle with a minute gap 45 interposed therebetween. (
Figure 2(a)). The piezoelectric transducer 20 has electrodes A23 on both sides.
A surface protective layer 25 made of Ni and serving as a signal electrode is formed on one side of the piezoelectric element 22 on which the electrode B24 is formed, and a metal plate 25 made of Ni and serving as a common electrode is formed on the other side.
6 is formed. Since the metal plate 26 can be used as a common electrode, the electrode A23 can be omitted (FIG. 2(b)).

圧電素子22の分極方向は、金属板26と保護層250
間に電圧を印加すると電界と直交方向に収縮するように
置かれている。一方、金属板26は、高い弾性率を有す
るため寸法変化が規制され、保護層25の側に曲がるご
とく曲げモーメントが発生する。この結果、振動子21
の自由端はノズル形成基板30と反対の方向に変形変位
する。圧電変換器20に定常的に印加されている電圧が
選択的に解除されると、振動子21はノズル形成基板3
0の方向に変形変位し、振動子21とノズル形成基板3
0の間に介在するインク44をノズル31から吐出させ
る。
The polarization direction of the piezoelectric element 22 is different from that of the metal plate 26 and the protective layer 250.
They are placed so that when a voltage is applied between them, they contract in a direction perpendicular to the electric field. On the other hand, since the metal plate 26 has a high elastic modulus, dimensional changes are restricted, and a bending moment is generated as the metal plate 26 bends toward the protective layer 25 side. As a result, the vibrator 21
The free end of the nozzle forming substrate 30 is deformed and displaced in the opposite direction. When the voltage constantly applied to the piezoelectric transducer 20 is selectively released, the vibrator 21 moves to the nozzle forming substrate 3.
The vibrator 21 and the nozzle forming substrate 3 are deformed and displaced in the direction of 0.
The ink 44 interposed between 0 and 0 is ejected from the nozzle 31.

保護層25はジン性(ネバリ強さ)を示す材料からなり
、例えばNi、Au、Cr等の金属薄膜の他に、ポリイ
ミド、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂薄膜も使用
でき、厚みは、0.01μm〜30μmの範囲で保護層
としての効果が現われる。保護層25に金属薄膜を採用
したときは、保護層25を電極として利用できるため、
電極B24は省略することができる。この時、振動子2
1の表面に設けられた保護層25によって、振動子21
の変形曲率や曲げ剛性に影響が出ることが懸念されるが
、シミュレーションによる確認を行い、上記特性に与え
る影響を10%以内に抑えることができる保護層厚とす
ることにより、振動子の特性に与える影響を最小限に抑
えながら振動子の加工時の割れや欠けに対する耐性も向
上させる事ができる。本実施例においては、圧電素子2
2厚み100μm、金属板26厚み50μmとした時、
保護層25の厚みは1μmに設定した。
The protective layer 25 is made of a material exhibiting adhesive properties (sticky strength), and in addition to metal thin films such as Ni, Au, and Cr, resin thin films such as polyimide and polyethylene terephthalate can also be used, and the thickness is 0.01 μm to 0.01 μm. The effect as a protective layer appears within the range of 30 μm. When a metal thin film is adopted as the protective layer 25, the protective layer 25 can be used as an electrode.
Electrode B24 can be omitted. At this time, vibrator 2
The protective layer 25 provided on the surface of the vibrator 21
There is a concern that the deformation curvature and bending rigidity of the resonator will be affected, but we confirmed this through simulation and determined that the thickness of the protective layer can suppress the effect on the above characteristics to within 10%, thereby improving the characteristics of the resonator. It is also possible to improve resistance to cracking and chipping during processing of the vibrator while minimizing the impact. In this embodiment, the piezoelectric element 2
When the thickness of 2 is 100 μm and the thickness of metal plate 26 is 50 μm,
The thickness of the protective layer 25 was set to 1 μm.

従って、保護N25の作用により、振動子の製造時にお
ける歩留りの向上が図られ、加えて振動子の加工速度も
上がったため、振動子の部品コストの低減にも大きく寄
与した。また、ヘッド組立時における振動子の破損によ
るヘッドの歩留りの低下も防止でき、ヘッドの低コスト
化も図れた。
Therefore, due to the effect of protection N25, the yield during the manufacture of the vibrator was improved, and the processing speed of the vibrator was also increased, which greatly contributed to reducing the cost of the vibrator parts. Furthermore, it was possible to prevent a decrease in head yield due to breakage of the vibrator during head assembly, and it was also possible to reduce the cost of the head.

なお、本実施例では、振動子には片持ち梁状振動子を用
いているが、両持ち梁状振動子でも同様な構成が可能で
ある。
In this embodiment, a cantilever-shaped vibrator is used as the vibrator, but a similar configuration is possible with a double-sided beam-shaped vibrator.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように、本発明の上記構成によれば、圧電素
子の表面に形成されている保護層が、圧電素子の割れや
欠けに対する耐性を強化させるため、機械加工時におけ
る振動子の歩留りが向上すると共に、加工速度を上げる
ことも可能となり、加工時間の短縮化が図られ、振動子
の部品コストを低減できるという効果を有する。
As described above, according to the above structure of the present invention, the protective layer formed on the surface of the piezoelectric element strengthens the piezoelectric element's resistance to cracking and chipping, so that the yield of the vibrator during machining is reduced. In addition, it is possible to increase the machining speed, thereby shortening the machining time and reducing the cost of parts for the vibrator.

また、ヘッド組立時における振動子の操作性が増すため
、振動子の破損の危険性が減少する事により、ヘッドの
歩留り向上、およびヘッドの組立性の向上をもたらし、
部品コストの低減とあいまって低コストのインクジェッ
トヘッドを実現できるという効果を有する。
In addition, since the operability of the vibrator is increased during head assembly, the risk of damage to the vibrator is reduced, resulting in improved head yield and head assembly efficiency.
This has the effect of realizing a low-cost inkjet head together with a reduction in component costs.

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

第1図は、本発明におけるインクジェットヘッドを搭載
した記録装置の一実施例を説明するための斜視図。 第2図(a)・(b)は、本発明におけるインクジェッ
トヘッドの構造、およびインク吐出原理を説明するため
の断面図。 記録媒体 インフジエラ 圧電変換器 圧電素子 金属板 ノズル インク トヘッド 振動子 保護層 ノズル形成基板 スペーサ 間隙 以上 出願人  セイコーエプソン株式会社 代理人 弁理士 鈴木喜三部 他1名 第1図
FIG. 1 is a perspective view for explaining an embodiment of a recording apparatus equipped with an inkjet head according to the present invention. FIGS. 2(a) and 2(b) are cross-sectional views for explaining the structure of the inkjet head and the principle of ink discharge in the present invention. Recording Media Infujiera Piezoelectric Transducer Piezoelectric Element Metal Plate Nozzle Inkt Head Vibrator Protective Layer Nozzle Formation Substrate Spacer Gap or More Applicant Seiko Epson Corporation Agent Patent Attorney Kizobe Suzuki and 1 other person Figure 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】 複数のノズルを有するノズル形成基板と、前記ノズルの
各々に対向して配置され、インク中に浸され独立に駆動
可能な振動子を構成する圧電変換器を備え、電圧印加に
より該圧電変換器を変位させて、前記ノズル形成基板と
前記圧電変換器との間隙のインクを前記ノズルから吐出
するインクジェットヘッドにおいて、 前記圧電変換器を構成する脆性部材の露出面にジン性を
示す薄膜を設けたことを特徴とするインクジェットヘッ
ド。
[Scope of Claims] A nozzle forming substrate having a plurality of nozzles, a piezoelectric transducer disposed facing each of the nozzles, immersed in ink and forming a vibrator that can be driven independently, and applying a voltage. In an inkjet head that displaces the piezoelectric transducer by displacing the piezoelectric transducer and ejecting ink in a gap between the nozzle forming substrate and the piezoelectric transducer from the nozzle, An inkjet head characterized by being provided with a thin film shown in FIG.
JP23821588A 1988-09-22 1988-09-22 inkjet head Pending JPH0286455A (en)

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JP23821588A JPH0286455A (en) 1988-09-22 1988-09-22 inkjet head

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JP23821588A JPH0286455A (en) 1988-09-22 1988-09-22 inkjet head

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JP23821588A Pending JPH0286455A (en) 1988-09-22 1988-09-22 inkjet head

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