JPH0441247A - Ink jet head - Google Patents

Ink jet head

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JPH0441247A
JPH0441247A JP14923490A JP14923490A JPH0441247A JP H0441247 A JPH0441247 A JP H0441247A JP 14923490 A JP14923490 A JP 14923490A JP 14923490 A JP14923490 A JP 14923490A JP H0441247 A JPH0441247 A JP H0441247A
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JP
Japan
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piezoelectric
piezoelectric transducer
alloy
metal plate
ink
Prior art date
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Pending
Application number
JP14923490A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tatsuo Furuta
達雄 古田
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0441247A publication Critical patent/JPH0441247A/en
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce dispersion of thickness and thermal deformation by using an etched plate material as a metal layer for constituting a piezoelectric transducer. CONSTITUTION:A piezoelectric transducer 1 is constituted of a piezoelectric ceramic 13, an electrode layer 14 made of a thin film metal layer such as Au, and a metal plate 12 of Ni-Fe alloy. A nozzle formation member 8 has a nozzle opening 9 arranged opposing to the piezoelectric transducer 1. The piezoelectric ceramic 13 is stuck to the etched Fe-Ni alloy 12 by a conductive adhesive 10. The Fe-Ni allay is used as the metal plate 12 so as to obtain a thermal expansion equivalent to the piezoelectric ceramic 13. As the Fe-Ni alloy is used, a piezoelectric transducer which does not make displacement dependent on temperature can be obtained even if the heat curing conductive adhesive 10 is used. The Fe-Ni alloy is heat-treated before an etching in order to stabilize the thermal expansion. For example, when a median of a thickness of the metal plate 12 is made to be 50mu, it is easy to confine thickness dispersion within 1% by a roller.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、インクジェット記録に係わるもので、特にイ
ンク中において、圧力発生器を駆動させ、ノズル開口部
よりインクを吐出させて印字を行うインクジェットプリ
ンタのヘッド構造に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to inkjet recording, and in particular to an inkjet recording device that performs printing by driving a pressure generator in ink and ejecting ink from a nozzle opening. Related to printer head structure.

[従来の技#T] 従来、圧電変換器の金属層を構成する方法としては、大
判の圧電セラミクスに選択的にめっきを施し、ベース基
板に貼り付は後、分割して使用する方法がとられていた
。また、分割した圧電セラミクスへ、所定の形状に加工
した金属板を接合し、ベース基板へ個別に接合して使用
する場合もあった。
[Conventional Technique #T] The conventional method for constructing the metal layer of a piezoelectric transducer is to selectively plate a large piece of piezoelectric ceramic, attach it to a base substrate, and then divide it for use. It was getting worse. In some cases, a metal plate processed into a predetermined shape is bonded to the divided piezoelectric ceramics, and the piezoelectric ceramics are individually bonded to a base substrate.

[発明が解決しようとする課題] 従来の方法である金属層をめっきにより構成する方法で
は、めっきを施す際に、所謂エッチ効果により、厚みが
ばらついてしまう。更には、めっき法により付与できる
金属である、Ni、Cu、Cr SA u 、A gな
どの熱膨張係数は、圧電セラミクスに対し、数倍から数
十倍大きな値をとる。
[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional method of forming a metal layer by plating, the thickness varies due to the so-called etch effect when plating is applied. Furthermore, the thermal expansion coefficients of metals that can be applied by plating, such as Ni, Cu, Cr SA u , and Ag, are several times to several tens of times larger than those of piezoelectric ceramics.

このため、めっき、加熱硬化接着剤による接合、あるい
は使用状態等で加熱されると、圧電変換器に反りを生じ
させる、という問題があった。また、分割した圧電セラ
ミクスに金属板を接合する方法では、位置決め精度によ
り、圧電変換器としての性能にばらつきが出る。
For this reason, there is a problem in that the piezoelectric transducer warps when it is plated, bonded with a thermosetting adhesive, or heated during use. Furthermore, in the method of joining a metal plate to divided piezoelectric ceramics, the performance as a piezoelectric transducer varies depending on positioning accuracy.

[課題を解決するための手段] 複数のノズル開口部に、ある間隔を持って対向してイン
ク中に配置された圧電変換器を備え、該圧電変換器をイ
ンク中で動作させ、前記ノズル開口部近傍のインクの圧
力を高めて前記ノズル開口部よりインク滴を吐出させる
オンデイマント型インクジェットヘッドにおいて、圧電
変換器を構成する金属層として、エツチングした板材を
使用することを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] A plurality of nozzle openings are provided with piezoelectric transducers disposed in ink facing each other at a certain interval, and the piezoelectric transducers are operated in ink to The on-day ink jet head ejects ink droplets from the nozzle opening by increasing the pressure of ink near the nozzle opening, and is characterized in that an etched plate material is used as the metal layer constituting the piezoelectric transducer.

[作用] 本発明の構成によれば、金属層として厚み精度が良く、
圧電セラミクスと同等の熱膨張係数の材料を選択できる
。また、金属板を接合後に、圧電セラミクスを加工する
ため、精度のよい位置決めが可能となる。
[Function] According to the configuration of the present invention, the metal layer has good thickness accuracy;
Materials with a thermal expansion coefficient equivalent to piezoelectric ceramics can be selected. Furthermore, since the piezoelectric ceramics are processed after the metal plates are bonded, highly accurate positioning is possible.

[実施例] 第1図に、本発明におけるインクジェットヘッドの主要
断面斜視図を示す。複数本のお互いに平行に配列された
圧電変換器lは、圧電セラミクス13と、その片面に形
成されたAuなどの薄膜金属からなる電極層14と、こ
の電極層14とは反対側の面に形成されたNi−Fe合
金の金属板12とからなる三部材で構成されている。8
は金属製のノズル形成部材であり、圧電変換器1と対向
して配設されたノズル開口部9を有している。ノズル形
成部材8は、導電性接着剤10により圧電変換器1と接
合されている。導電性を有しなし)ベース基板11の上
側には、圧電変換器1に対応するようにストライブ状に
パターニングされた電極層15がある。そして、この電
極層15に、導電性接着剤10により圧電変換器1を固
定してし\る。
[Example] FIG. 1 shows a main cross-sectional perspective view of an inkjet head according to the present invention. A plurality of piezoelectric transducers l arranged parallel to each other include a piezoelectric ceramic 13, an electrode layer 14 made of a thin film metal such as Au formed on one side of the piezoelectric ceramic 13, and an electrode layer 14 made of a thin film metal such as Au formed on one side of the piezoelectric ceramic 13, and an electrode layer 14 formed on the opposite side of the electrode layer 14. It is composed of three members, including a metal plate 12 made of a Ni-Fe alloy. 8
is a metal nozzle forming member, and has a nozzle opening 9 disposed facing the piezoelectric transducer 1 . The nozzle forming member 8 is bonded to the piezoelectric transducer 1 with a conductive adhesive 10. On the upper side of the base substrate 11 (not conductive), there is an electrode layer 15 patterned in a stripe shape so as to correspond to the piezoelectric transducer 1. Then, the piezoelectric transducer 1 is fixed to this electrode layer 15 with a conductive adhesive 10.

ここで電極層15は、圧電変換器1へ、外部からの動作
電気信号を伝えるための役割をなし、接着層10を介し
て薄膜電極14と導通されている。
Here, the electrode layer 15 plays a role in transmitting an external operating electric signal to the piezoelectric transducer 1, and is electrically connected to the thin film electrode 14 via the adhesive layer 10.

ノズル形成部材8は、共通電極の働きを兼ねている。同
様な構成は、対称な形に二列配置され、共通のノズル形
成部材8とベース基板11とにより一体化されている。
The nozzle forming member 8 also serves as a common electrode. Similar structures are arranged in two symmetrical rows and are integrated by a common nozzle forming member 8 and base substrate 11.

圧電変換器1とノズル形成部材8との間には、図示しな
いインクが潤たされている。インクは、圧電変換器1の
ノズル形成部材側とは反対側より供給される。圧電変換
器1は外部からの動作電気信号により変位して、ノズル
開口部9近傍のインク圧力を高め、ノズル開口部9より
インク滴を吐出させ、ノズル形成部材8に隣接した、図
示しない紙などの記録媒体上にインクイ象を形成する。
A space between the piezoelectric transducer 1 and the nozzle forming member 8 is filled with ink (not shown). Ink is supplied from the side of the piezoelectric transducer 1 opposite to the nozzle forming member side. The piezoelectric transducer 1 is displaced by an operating electric signal from the outside, increases the ink pressure near the nozzle opening 9, causes an ink droplet to be ejected from the nozzle opening 9, and causes the piezoelectric transducer 1 to eject paper or the like (not shown) adjacent to the nozzle forming member 8. An ink image is formed on the recording medium.

このようなインクジェットヘッドは、圧電変換器1の変
位特性がインク吐出に大きな影響をあたえるため、これ
を均一かつ一定のとすることが重要である電圧電変換器
lの変位特性は、主に、圧電セラミクスの圧電特性、電
気信号の条件、圧電変換器1の長さ、厚み等の各部寸法
、などにより決まる。
In such an inkjet head, the displacement characteristics of the piezoelectric transducer 1 have a great effect on ink ejection, so it is important to keep it uniform and constant.The displacement characteristics of the voltage-electric transducer 1 are mainly It is determined by the piezoelectric characteristics of the piezoelectric ceramic, the conditions of the electric signal, and the dimensions of each part of the piezoelectric transducer 1, such as length and thickness.

第2図に本発明における一実施例の製造工程を表す概念
図を示す。図中(a)において、2枚の大判の圧電セラ
ミクス13を、エツチングしたFe−Ni合金12へ、
導電性接着剤10で貼り付ける。
FIG. 2 shows a conceptual diagram showing the manufacturing process of one embodiment of the present invention. In (a) of the figure, two large piezoelectric ceramics 13 are etched into the Fe-Ni alloy 12,
Paste with conductive adhesive 10.

ここで、大判の圧電セラミクスには両面に電極層14が
形成されている。また、金属板として、Fe−Ni合金
を使用するのは、圧電セラミクスと同等の熱膨張を得ら
れるからであり、Fe−Ni合金を採用することで、熱
硬化タイプの導電性接着層10を使用しても温度により
変位しない圧電変換器が得られる。Fe−Ni合金は、
圧延法により製造されたものであり、熱膨張を安定させ
るため、エツチング前に熱処理されている。本実施例に
おいては、金属板12の厚みの中央値を507としたが
、圧延により、厚みばらつきを、1%以内におさめるこ
とは容易である。しかし、めっきにより金属層を製造−
した場合、同等のばらつきにおさめることは、困難であ
る。第2図(b)において、ベース基板11と圧電セラ
ミクスとを、導電性接着剤10で接合する。(C)にお
いて、金属板12の接続部を切り離す。また、圧電セラ
ミクス13を金属板12のエツチングパターンに合わせ
分割して、個別の圧電変換器1を得る。(dlにおいて
、ノズル形成部材8と圧電変換器1とを、導電性接着剤
10により接合する。
Here, electrode layers 14 are formed on both sides of the large piezoelectric ceramic. Moreover, the reason why Fe-Ni alloy is used as the metal plate is because it can obtain thermal expansion equivalent to that of piezoelectric ceramics, and by using Fe-Ni alloy, the thermosetting type conductive adhesive layer 10 A piezoelectric transducer that does not change due to temperature during use can be obtained. Fe-Ni alloy is
It is manufactured by a rolling method, and is heat treated before etching to stabilize thermal expansion. In this embodiment, the median thickness of the metal plate 12 was set to 507, but it is easy to keep the thickness variation within 1% by rolling. However, the metal layer is manufactured by plating.
In this case, it is difficult to reduce the variation to the same level. In FIG. 2(b), the base substrate 11 and piezoelectric ceramics are bonded using a conductive adhesive 10. In FIG. In (C), the connection portion of the metal plate 12 is separated. Further, the piezoelectric ceramic 13 is divided into pieces according to the etching pattern of the metal plate 12 to obtain individual piezoelectric transducers 1. (In dl, the nozzle forming member 8 and the piezoelectric transducer 1 are bonded together using a conductive adhesive 10.

以上、第2図に示した一実施例の説明を行なったが、本
発明は、この実施例に限るものではなく、金属板として
、モリブデン、タングステンなどの材料を使用すること
も可能である。また、圧電セラミクスと金属板とを接合
後、ベース基板に接合してから、分割したが、ベース基
板に接合前に分割を行なっても良い。また、片持ち梁構
造のインクジェットヘッドに限らず、両持ち梁構造にお
いても適用は容易である。
Although the embodiment shown in FIG. 2 has been described above, the present invention is not limited to this embodiment, and it is also possible to use materials such as molybdenum and tungsten for the metal plate. Moreover, although the piezoelectric ceramic and the metal plate were bonded to the base substrate and then divided, the piezoelectric ceramic and the metal plate may be divided before being bonded to the base substrate. Further, the present invention can be easily applied not only to an inkjet head having a cantilever structure but also to a double-end structure.

[発明の効果] 本発明によれば、めっき法によらず、金属層が構成でき
るため、厚みのばらつきが少ない。また、熱変形の少な
い圧電変換器を構成することも容易となった。更に、圧
電セラミクスとの位置ずれを小さくできる。従って、安
定した変位特性を持った圧電変換器が製造可能となった
[Effects of the Invention] According to the present invention, a metal layer can be formed without using a plating method, so there is little variation in thickness. Furthermore, it has become easier to construct a piezoelectric transducer with less thermal deformation. Furthermore, positional deviation with piezoelectric ceramics can be reduced. Therefore, it has become possible to manufacture a piezoelectric transducer with stable displacement characteristics.

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

第1図は、本発明におけるインクジェットヘッドの主要
断面斜視図。第2図は、本発明におけるインクジェット
ヘッドの製造工程の概念図。 8  ノズル形成部材 11 ベース基板 12 金属層 第7図 圧電セラミクス 電極層 以上 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人 弁理士 鈴木婁三部 ft!!1名(a) (b) (C) Cd) !、’s 2図
FIG. 1 is a main cross-sectional perspective view of an inkjet head according to the present invention. FIG. 2 is a conceptual diagram of the manufacturing process of the inkjet head in the present invention. 8 Nozzle forming member 11 Base substrate 12 Metal layer Figure 7 Piezoelectric ceramic electrode layer and above Applicant Seiko Epson Co., Ltd. Agent Patent attorney Mitsuru Suzuki Mibu ft! ! 1 person (a) (b) (C) Cd)! ,'s 2 fig.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 複数のノズル開口部に、ある間隔を持って対向してイン
ク中に配置された圧電変換器を備え、該圧電変換器をイ
ンク中で動作させ、前記ノズル開口部近傍のインクの圧
力を高めて前記ノズル開口部よりインク滴を吐出させる
インクジェットヘッドにおいて、 圧電変換器を構成する金属層として、エッチングした板
材を使用することを特徴とするインクジェットヘッド。
[Scope of Claims] A plurality of nozzle openings are provided with piezoelectric transducers disposed in the ink so as to face each other at a certain interval, and the piezoelectric transducers are operated in the ink so that the piezoelectric transducers in the vicinity of the nozzle openings are An inkjet head that ejects ink droplets from the nozzle opening by increasing the pressure of ink, characterized in that an etched plate material is used as a metal layer constituting a piezoelectric transducer.
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