JPH10157105A - Ink jet printer head - Google Patents
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- JPH10157105A JPH10157105A JP31728096A JP31728096A JPH10157105A JP H10157105 A JPH10157105 A JP H10157105A JP 31728096 A JP31728096 A JP 31728096A JP 31728096 A JP31728096 A JP 31728096A JP H10157105 A JPH10157105 A JP H10157105A
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- piezoelectric member
- printer head
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/10—Finger type piezoelectric elements
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電部材を用いた
オンデマンド方式のインクジェットプリンタヘッドに関
する。The present invention relates to an on-demand type ink jet printer head using a piezoelectric member.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、インク供給部に接続されて並設さ
れた多数のインク室の先端に、インク吐出口を有するノ
ズル板を固定し、インク室の圧力を高めてインク吐出口
からインク滴を飛翔させるようにしたインクジェットプ
リンタヘッドがある。このようなインクジェットプリン
タヘッドにおいて、インク室のインク圧を高める方法と
しては、特開昭６３−２４７０５１号公報に開示された
技術がある。すなわち、インク室の両側に配列された側
壁の少なくとも一部を圧電部材により形成し、その側壁
の側面に電極を形成し、この電極に電圧を印加すること
により側壁を変形させ、この時の印加電圧の極性により
側壁の変形方向を変えることにより、インク室の容積を
拡張してインク供給部からインクを吸引したり、インク
室の容積を縮小させて内部のインクをインク吐出口から
吐出させるものである。2. Description of the Related Art Conventionally, a nozzle plate having an ink discharge port is fixed to the tip of a large number of ink chambers connected in parallel and connected to an ink supply section. There is an ink-jet printer head which is designed to fly. As a method for increasing the ink pressure in the ink chamber in such an ink jet printer head, there is a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-247051. That is, at least a part of the side wall arranged on both sides of the ink chamber is formed by a piezoelectric member, an electrode is formed on the side surface of the side wall, and the voltage is applied to the electrode to deform the side wall. By changing the deformation direction of the side wall according to the polarity of the voltage, the volume of the ink chamber is expanded to suck ink from the ink supply unit, or the volume of the ink chamber is reduced to discharge the ink inside from the ink discharge port. It is.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】前述の特開昭６３−２
４７０５１号公報で開示された構造のインクジェットプ
リンタヘッドの基板は、少なくとも一方が圧電部材より
なる上部基板と下部基板とを接着剤により接着して形成
しているものが用いられている。この形式のインクジェ
ットプリンタヘッドにおいて、上部基板と下部基板との
厚さが異なったり、材質が異なったり、或いは、熱膨張
係数の異なる接着剤を用いたとしても、幅の狭いシリア
ルタイプのものである場合には、全体的な形状の変化、
すなわち、反りやうねりの程度が小さいため、格別な問
題は発生していない。しかしながら、印字速度の高速化
等の目的で、全体の長さを用紙の幅に合わせたラインタ
イプのインクジェットプリンタヘッドの開発が研究され
ている。この形式のインクジェットプリンタヘッドにお
いては、その幅寸法がかなり大きくなるため、上部基板
と下部基板との厚さが異なったり、材質が異なったり、
或いは、熱膨張係数の異なる接着剤を用いた場合に、上
部基板と下部基板とを加熱接着する工程で発生する反り
やうねりは、図６に示すように、１００μｍ程度にも達
することがあり、実用化の上で大きな問題になってい
る。SUMMARY OF THE INVENTION The aforementioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-2
As the substrate of the ink jet printer head having the structure disclosed in Japanese Patent No. 47051, at least one of the substrates is formed by bonding an upper substrate and a lower substrate each made of a piezoelectric member with an adhesive. In this type of ink jet printer head, even if the thickness of the upper substrate and the lower substrate are different, the material is different, or even if an adhesive having a different coefficient of thermal expansion is used, it is a narrow serial type. If the change in the overall shape,
That is, since the degree of warpage or undulation is small, no particular problem has occurred. However, for the purpose of increasing the printing speed and the like, development of a line type ink jet printer head whose entire length has been adjusted to the width of the paper has been studied. In this type of ink jet printer head, since the width dimension is considerably large, the thickness of the upper substrate and the lower substrate is different, the material is different,
Alternatively, when adhesives having different coefficients of thermal expansion are used, warpage or undulation generated in a step of heating and bonding the upper substrate and the lower substrate may reach about 100 μm as shown in FIG. It is a big problem in practical use.
【０００４】本発明は、上部基板と下部基板とを加熱接
着して基板を形成する場合に、反りやうねりの発生が少
ない構造のインクジェットプリンタヘッドを提供するこ
とを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an ink jet printer head having a structure in which warpage or undulation is less generated when a substrate is formed by heating and bonding an upper substrate and a lower substrate.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
板厚方向に分極した少なくとも１枚以上の圧電部材を積
層した基板を形成し、この基板に互いに平行な複数の溝
とこれらの溝を隔てる少なくとも一部が前記圧電部材か
らなる側壁とを等間隔に形成し、前記側壁を形成する圧
電部材に電圧を印加する電極とこれらの電極に接続され
た配線パターンとを前記基板に形成し、前記溝の上部を
覆う天板と前記溝の正面部を覆うノズル板とを取り付け
て複数のインク室を形成したインクジェットプリンタヘ
ッドにおいて、前記基板の裏面に圧電部材と同等の熱膨
張係数を有するダミー板を接着したものである。したが
って、上部基板と下部基板とを加熱接着して基板を形成
する場合に、上部基板と下部基板との厚さが異なった
り、材質が異なったり、或いは、熱膨張係数の異なる接
着剤を用いたりしたとしても、ダミー板が反りやうねり
の発生の原因となる応力を相殺し、これにより、反りや
うねりの少ない基板とすることができるものである。According to the first aspect of the present invention,
A substrate is formed by laminating at least one or more piezoelectric members polarized in the thickness direction, and a plurality of grooves parallel to each other and at least a part of the side walls formed by the piezoelectric members separating these grooves are equally spaced. The electrodes for applying a voltage to the piezoelectric members forming the side walls and the wiring patterns connected to these electrodes are formed on the substrate, and the top plate covering the upper part of the groove and the front part of the groove are formed. In an ink-jet printer head having a plurality of ink chambers formed by attaching a covering nozzle plate, a dummy plate having a thermal expansion coefficient equivalent to that of a piezoelectric member is bonded to the back surface of the substrate. Therefore, when forming a substrate by heating and bonding the upper substrate and the lower substrate, when the thickness of the upper substrate and the lower substrate is different, the material is different, or an adhesive having a different coefficient of thermal expansion is used. Even if this is done, the dummy plate cancels out the stress that causes warpage and undulation, thereby making it possible to provide a substrate with less warpage and undulation.
【０００６】請求項２記載の発明は、少なくとも上部基
板を圧電部材により形成した基板を設け、この基板の下
部基板に前記上部基板と同一厚さの圧電部材よりなるダ
ミー板を接着したものである。したがって、下部基板が
どのような厚さや材質であってもその下部基板の上下面
に位置する部材の性質は同じになり、これにより、反り
やうねりの少ない基板とすることができるものである。According to a second aspect of the present invention, a substrate having at least an upper substrate formed of a piezoelectric member is provided, and a dummy plate made of a piezoelectric member having the same thickness as the upper substrate is bonded to a lower substrate of the substrate. . Therefore, regardless of the thickness and the material of the lower substrate, the properties of the members located on the upper and lower surfaces of the lower substrate become the same, thereby making it possible to obtain a substrate with less warpage and undulation.
【０００７】請求項３記載の発明は、下部基板と上部基
板とを圧電部材により形成した基板を設け、この基板の
下部基板に前記上部基板と同一厚さの圧電部材よりなる
ダミー板を接着したものである。したがって、下部基板
の厚さが上部基板の厚さと異なっても、その下部基板の
上下面に位置する部材の性質は同じになり、これによ
り、反りやうねりの少ない基板とすることができるもの
である。According to a third aspect of the present invention, a substrate in which a lower substrate and an upper substrate are formed by a piezoelectric member is provided, and a dummy plate made of a piezoelectric member having the same thickness as the upper substrate is bonded to the lower substrate. Things. Therefore, even if the thickness of the lower substrate is different from the thickness of the upper substrate, the properties of the members located on the upper and lower surfaces of the lower substrate become the same, whereby a substrate with less warpage and undulation can be obtained. is there.
【０００８】請求項４記載の発明は、ダミー板が、鉄−
ニッケルを含有する合金であり、圧電部材と同等の熱膨
張係数を有するニッケルの含有量であるように設定した
ものである。したがって、基板の上部基板の熱膨張係数
と一致したダミー板の形成が容易なものである。According to a fourth aspect of the present invention, the dummy plate is made of iron-
An alloy containing nickel, which is set to have a nickel content having a thermal expansion coefficient equivalent to that of the piezoelectric member. Therefore, it is easy to form a dummy plate that matches the thermal expansion coefficient of the upper substrate of the substrate.
【０００９】請求項５記載の発明は、ダミー板が、成形
時の流動方向の熱膨張係数が圧電部材の熱膨張係数と同
等である樹脂であるものである。したがって、基板の上
部基板の熱膨張係数と一致したダミー板の形成が容易な
ものである。According to a fifth aspect of the present invention, the dummy plate is made of a resin having a thermal expansion coefficient in a flow direction at the time of molding that is equal to a thermal expansion coefficient of the piezoelectric member. Therefore, it is easy to form a dummy plate that matches the thermal expansion coefficient of the upper substrate of the substrate.
【００１０】請求項６記載の発明は、成形時の流動方向
を長辺方向として長く形成しその流動方向と直交する方
向の幅を狭くした複数のダミー板を基板に平行に接着し
た。したがって、長辺方向に対しては反りやうねりの発
生を抑制することができるとともに、その長辺方向と直
交する方向に対しては、ダミー板が原因となる反りやう
ねりの発生を抑制することができるものである。According to a sixth aspect of the present invention, a plurality of dummy plates are formed in parallel with the substrate in such a manner that the flow direction during molding is long and the width in the direction perpendicular to the flow direction is reduced. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of warpage and undulation in the long side direction, and to suppress the occurrence of warpage and undulation caused by the dummy plate in the direction orthogonal to the long side direction. Can be done.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】本発明の実施の第一の形態を図１
ないし図４に基づいて説明する。図１はインクジェット
プリンタヘッドの全体構造を示すもので、板厚方向に分
極した２枚の圧電部材よりなる下部基板１と上部基板２
とをその分極方向が逆向きとなるように接着して基板３
を形成する。すなわち、前記下部基板１の片面に、例え
ば、加熱硬化型一液性エポキシ接着剤等による接着剤を
スクリーン印刷にて１０〜３０μｍ程度の均一な厚さに
塗布し、上部基板２を貼り合わせる。次に、下部基板１
の他方の片面に同様な方法で接着剤を塗布し、圧電部材
により形成された上部基板２と同一材料で同一厚さのダ
ミー板４を貼り合わせる。なお、このダミー板４の材質
としては、圧電部材の熱膨張係数が２〜６×１０~ 6／℃
であるため、その圧電部材の熱膨張係数と同様な熱膨張
係数を有するものであることが望ましい。すなわち、７
×１０~ 6／℃以下の熱膨張係数の材質であることが必要
である。そして、下部基板１と上部基板２とダミー板４
とを貼り合わせた基板３をオートクレーブ装置（図示せ
ず）に入れて加圧加熱（１２０℃×２Ｈ、１〜５ｋｇｆ
／ｃｍ2 ）し、接着剤を硬化させる。機械的に基板３を
押え、加圧した治具のままオーブンに入れて加熱硬化
（１２０℃×２Ｈ）させても良い。FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
A description will be given with reference to FIG. FIG. 1 shows the overall structure of an ink jet printer head, in which a lower substrate 1 and an upper substrate 2 each composed of two piezoelectric members polarized in the thickness direction.
Are bonded so that their polarization directions are opposite to each other.
To form That is, an adhesive such as a heat-curable one-part epoxy adhesive is applied to one surface of the lower substrate 1 by screen printing to a uniform thickness of about 10 to 30 μm, and the upper substrate 2 is bonded. Next, the lower substrate 1
An adhesive is applied in the same manner to the other side of the above, and a dummy plate 4 of the same material and the same thickness as the upper substrate 2 formed of the piezoelectric member is bonded. As the material of the dummy plate 4, the thermal expansion coefficient of the piezoelectric member is 2~6 × 10 ~ 6 / ℃
Therefore, it is desirable that the piezoelectric member has a thermal expansion coefficient similar to that of the piezoelectric member. That is, 7
× It is necessary 10 ~ 6 / ° C., which is the material of the following thermal expansion coefficient. Then, the lower substrate 1, the upper substrate 2, and the dummy plate 4
Is placed in an autoclave (not shown) and heated under pressure (120 ° C. × 2H, 1 to 5 kgf).
/ Cm 2 ) to cure the adhesive. Alternatively, the substrate 3 may be mechanically pressed and placed in an oven with the pressurized jig and cured by heating (120 ° C. × 2H).
【００１２】インクジェットプリンタヘッドに用いられ
るインク等に耐性があれば有機接着剤又は無機接着剤の
どちらでもよく、接着剤の塗布方法は他にスピンコー
タ、スプレー塗布、刷毛塗り等、使用する接着剤に合わ
せて選択可能である。Either an organic adhesive or an inorganic adhesive may be used as long as the ink used in the ink jet printer head has resistance, and the method of applying the adhesive may be other methods such as spin coater, spray coating, and brush coating. It can be selected together.
【００１３】また、硬化温度も使用する接着剤によって
異なるが、４０〜２００℃程度である。なお、この温度
は、圧電部材の分極に影響を与えない程度の温度である
（２００℃以上で分極の劣化が始まるため、注意が必要
である）。The curing temperature varies depending on the adhesive used, but is about 40 to 200 ° C. Note that this temperature is a temperature that does not affect the polarization of the piezoelectric member (attention must be paid because the deterioration of the polarization starts at 200 ° C. or higher).
【００１４】このようにダミー板４が接着された基板３
は、そのダミー板４が圧電部材よりなる下部基板１及び
上部基板２と同一材料であるため、熱膨張係数の違いに
よる反りやうねりの発生を低減することが可能である。
さらに、下部基板１の両面に塗布する接着剤の厚さを同
程度として上部基板２及びダミー板４とを下部基板１に
接着することにより、基板３の反りやうねりを低減する
ことが可能である。The substrate 3 to which the dummy plate 4 has been bonded as described above.
Since the dummy plate 4 is made of the same material as the lower substrate 1 and the upper substrate 2 made of a piezoelectric member, it is possible to reduce the occurrence of warpage or undulation due to a difference in thermal expansion coefficient.
Furthermore, by bonding the upper substrate 2 and the dummy plate 4 to the lower substrate 1 with the thickness of the adhesive applied to both surfaces of the lower substrate 1 being substantially the same, it is possible to reduce the warpage and undulation of the substrate 3. is there.
【００１５】基板３の大きさが、１４０ｍｍ×４０ｍｍ
である場合、従来、図６に示す状態で１００μｍ以上の
うねりがあったものに対して、１４０ｍｍ長さの反りが
実測値で１０μｍ以下と所望の値を得ることができた。The size of the substrate 3 is 140 mm × 40 mm
In the case of, the desired value of the warpage having a length of 140 mm of 10 μm or less was obtained as an actual measurement value, while the waviness of 100 μm or more was conventionally obtained in the state shown in FIG.
【００１６】このように形成した基板３に対して溝加工
することにより、前記上部基板２の上面から下部基板１
の内部に達する多数の溝５とこれらの溝５を隔てる多数
の側壁６とを平行に形成する。この溝加工は、ＩＣウエ
ハの切断などに用いるダイシングソーのダイヤモンドホ
イールなどを用いて行う。これらの溝５は、基板３の前
面側において開口し、奥側を閉止した形状に形成する。
溝５の寸法はインクジェットプリンタヘッドの仕様によ
り決定するが、例えば、深さ寸法を０．２〜１ｍｍ、幅
寸法を２０〜２００μｍ、長さ寸法を５〜５００ｍｍ程
度に形成する。By subjecting the substrate 3 thus formed to groove processing, the lower substrate 1
Are formed in parallel with a number of grooves 5 reaching the inside of the substrate and a number of side walls 6 separating the grooves 5. This groove processing is performed using a diamond wheel of a dicing saw used for cutting an IC wafer or the like. These grooves 5 are formed in a shape that is open at the front side of the substrate 3 and closed at the back side.
The dimensions of the groove 5 are determined according to the specifications of the ink jet printer head. For example, the depth is 0.2 to 1 mm, the width is 20 to 200 μm, and the length is about 5 to 500 mm.
【００１７】前記溝５の内面には無電解ニッケルメッキ
法により電極７を形成する。このとき、前記上部基板２
の上面に電極７と連続する配線パターン８を同時に形成
する。水性インクを使用する場合は、電極７と配線パタ
ーン８（一部）との上、少なくともインクと接触する部
分に絶縁膜９を形成する。図２は絶縁膜９を成膜後の溝
５部分の断面を示す。この絶縁膜９の形成に当って電着
塗料を用いれば、その電着塗料の溶液と接することによ
り細かな溝５内部までの電極７上に絶縁膜９が均一に形
成される。An electrode 7 is formed on the inner surface of the groove 5 by electroless nickel plating. At this time, the upper substrate 2
The wiring pattern 8 continuous with the electrode 7 is simultaneously formed on the upper surface of the substrate. When the aqueous ink is used, the insulating film 9 is formed on the electrode 7 and the wiring pattern 8 (partly) at least in a portion that comes into contact with the ink. FIG. 2 shows a cross section of the groove 5 after the insulating film 9 is formed. If an electrodeposition paint is used for forming the insulating film 9, the insulating film 9 is uniformly formed on the electrode 7 up to the inside of the fine groove 5 by contact with the solution of the electrodeposition paint.
【００１８】ここで、電極７及び配線パターン８を形成
し、さらに、絶縁膜９を形成した基板３に対して天板１
０を接着することによりヘッド本体１１を形成し、接着
した天板１０で溝５の上部開口面を覆うことにより多数
のインク室１２を形成する。前記ヘッド本体１１に対し
て、前記インク室１２の先端側の開口面１３を覆うよう
にインク吐出口１４を備えたノズル板１５を接着する。
しかしながら、このノズル板１５を接着するためには、
前記開口面１３が全体的に平坦な平面でなければならな
い。しかるに、図３(ａ)に示すように、基板３と天板１
０との両者間の微妙な位置ずれによる段差があったり、
図３(ｂ)に示すように、基板３又は天板１０のどちらか
一方にエッジやダレがあった場合には、開口面１３の境
界部に凹みができたりし、ノズル板１５を均一な接着層
で接着することが不可能である。すなわち、このような
段差や凹みがあると、ノズル板１５を接着する際、接合
不良を生じる原因となる。例えば、接着剤を用いた場
合、インク室１２やインク吐出口１４を接着剤で塞がな
いためには接着剤を非常に薄く塗布する必要があるが、
この時、段差があると接着されない部分ができる。逆
に、この部分を接着しようとすると、接着剤が厚くなり
インク室１２やインク吐出口１４を塞いでしまう。この
ような段差や凹みを解消するためには、基板３と天板１
０とを接着した後に、同時切断するか、開口面１３を研
磨し、図３(ｃ)に示すように平坦にする。Here, the top plate 1 is formed on the substrate 3 on which the electrodes 7 and the wiring patterns 8 are formed, and on which the insulating film 9 is formed.
The head body 11 is formed by adhering a plurality of ink chambers 12 to each other, and the top opening surface of the groove 5 is covered with the bonded top plate 10 to form a large number of ink chambers 12. A nozzle plate 15 having an ink discharge port 14 is adhered to the head main body 11 so as to cover the opening 13 on the tip end side of the ink chamber 12.
However, in order to adhere this nozzle plate 15,
The opening surface 13 must be a flat surface as a whole. However, as shown in FIG.
There is a level difference due to a slight displacement between
As shown in FIG. 3 (b), when there is an edge or sagging on either the substrate 3 or the top plate 10, a dent may be formed at the boundary of the opening surface 13 and the nozzle plate 15 may be uniformly placed. It is impossible to bond with an adhesive layer. That is, if there is such a step or a dent, when bonding the nozzle plate 15, it causes a bonding failure. For example, when an adhesive is used, it is necessary to apply the adhesive very thinly in order not to block the ink chamber 12 and the ink discharge port 14 with the adhesive.
At this time, if there is a step, an unbonded portion is formed. Conversely, if this portion is to be bonded, the thickness of the adhesive will increase, and the ink chamber 12 and the ink discharge port 14 will be blocked. In order to eliminate such steps and dents, the substrate 3 and the top plate 1
After adhering to the openings 0, they are cut at the same time, or the opening surface 13 is polished and flattened as shown in FIG.
【００１９】このような構成において、インク吐出の動
作は、次のように行われる。まず、ヘッド本体１１のイ
ンク室１２にインクを供給した状態でインク室１２の両
側に位置する側壁６を分極方向が相反する下部基板１、
２のシェアモード変形により湾曲させ徐々に離反させ、
これを急激に初期位置に復帰させてインク室１２のイン
クを加圧することでインク吐出口１４からインク滴を吐
出させる。このとき、クロストークを防止するため、偶
数番目のインク室１２と奇数番目のインク室１２とを交
互に加圧するように圧力発生手段として作用する側壁６
を駆動する。さらに、この側壁６は、インク室１２にイ
ンクを吸引して充填する場合に徐々に変形し、インク室
１２に充填したインクを加圧する場合には急激に変形す
る。なお、前述のように、インク吐出口１４の断面形状
は、内方が拡開し外方が縮径するようにテーパ状に形成
されているため、インク室１２で加圧したインクの吐出
は効率良く行なわれる。In such a configuration, the ink ejection operation is performed as follows. First, in a state where ink is supplied to the ink chamber 12 of the head body 11, the lower substrate 1 whose polarization direction is opposite to the side wall 6 located on both sides of the ink chamber 12,
Curved and gradually separated by the shear mode deformation of 2,
This is rapidly returned to the initial position, and the ink in the ink chamber 12 is pressurized to discharge ink droplets from the ink discharge ports 14. At this time, in order to prevent crosstalk, the side wall 6 acting as a pressure generating means so as to pressurize the even-numbered ink chambers 12 and the odd-numbered ink chambers 12 alternately.
Drive. Further, the side wall 6 is gradually deformed when ink is sucked and filled in the ink chamber 12, and is sharply deformed when the ink filled in the ink chamber 12 is pressurized. As described above, since the cross-sectional shape of the ink discharge port 14 is formed in a tapered shape so that the inside is expanded and the outside is reduced in diameter, the discharge of the ink pressurized in the ink chamber 12 can be performed. Performed efficiently.
【００２０】しかして、基板３にはダミー板４が接着さ
れており、前述のように熱膨張係数の違いに基づく反り
やうねりの発生が低減されている。そのため、ラインタ
イプのインクジェットプリンタヘッドとして形成した場
合に、反りやうねりのない状態のものを歩留まり良く製
造することができ、安価・簡便で信頼性の高いインクジ
ェットプリンタヘッドを提供することができる。However, the dummy plate 4 is bonded to the substrate 3, so that the occurrence of warpage and undulation due to the difference in the thermal expansion coefficient is reduced as described above. Therefore, when formed as a line type ink jet printer head, it can be manufactured with a good yield without warping or undulation, and a cheap, simple and highly reliable ink jet printer head can be provided.
【００２１】なお、その製作過程において、圧電材料よ
りなる基板３に天板１０が接着されているが、この天板
１０の材料としては、基板３を構成する圧電材料と同じ
材料か、もしくは、同等の熱膨張係数を有する材料が選
択されている。In the manufacturing process, the top plate 10 is adhered to the substrate 3 made of a piezoelectric material. The material of the top plate 10 is the same as the piezoelectric material constituting the substrate 3 or Materials with comparable coefficients of thermal expansion have been selected.
【００２２】次に、ノズル板１５の材料としては、鉄ニ
ッケル系合金が用いられる。この鉄ニッケル系合金のニ
ッケルの組成を適宜選択することにより、圧電材料より
なる基板３の熱膨張係数とほとんど同じかそれよりも小
さい熱膨張係数の合金が得られる。一般的な圧電材料の
熱膨張係数は、２〜５×１０~ 6であるため、使用する圧
電材料の熱膨張係数に合わせてノズル板１５の鉄ニッケ
ル系合金のニッケルの組成を２０〜４５％の間で調整す
る。この組成調整により、基板３の熱膨張係数と同様又
はそれよりも小さい熱膨張係数を有するノズル板１５の
形成が可能である。Next, as a material of the nozzle plate 15, an iron-nickel alloy is used. By appropriately selecting the nickel composition of the iron-nickel alloy, an alloy having a thermal expansion coefficient almost equal to or smaller than that of the substrate 3 made of a piezoelectric material can be obtained. Thermal expansion coefficient of the common piezoelectric material, 2 to 5 × 10 ~ for a 6, the composition of nickel iron nickel alloy of the nozzle plate 15 in accordance with the thermal expansion coefficient of the piezoelectric material used 20-45% Adjust between. By this composition adjustment, it is possible to form the nozzle plate 15 having a thermal expansion coefficient similar to or smaller than the thermal expansion coefficient of the substrate 3.
【００２３】また、ノズル板１５の厚みは、１００μｍ
以下とする。この程度の厚みの板を使用することによ
り、インク吐出口１４の加工が容易になり、孔形成度を
向上させることができる。このインク吐出口１４の加工
としては、レーザ加工やプレス加工が有力である。勿
論、必要な精度を得ることができれば、その他の加工方
法であってもよい。The thickness of the nozzle plate 15 is 100 μm
The following is assumed. By using a plate having such a thickness, the processing of the ink discharge ports 14 becomes easy, and the degree of hole formation can be improved. As the processing of the ink discharge port 14, laser processing and press processing are effective. Of course, other processing methods may be used as long as required accuracy can be obtained.
【００２４】つぎに、本発明の実施の第二の形態を説明
する。構造としては、第一の形態と同様に図１乃至図４
に示すものと同様であり、同一部分は同一符号を用い説
明も省略する。本実施の形態におけるダミー板４は、上
部基板２と同等の熱膨張係数を有する鉄−ニッケルを含
有する合金（厚さ０.１〜２.５ｍｍ）により形成したも
のである。そのため、例えば、主成分が４２ニッケル・
鉄合金は、熱膨張係数が４〜５×１０~ 6／℃であり、２
９ニッケル・１７コバルト・鉄合金は、熱膨張係数が
４.５ 〜５×１０~ 6／℃であり、圧電部材の熱膨張係数
２〜６×１０~ 6／℃と同程度の値を得ることができるも
のである。Next, a second embodiment of the present invention will be described. 1 to 4 as in the first embodiment.
And the same parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted. The dummy plate 4 in the present embodiment is formed of an alloy (thickness: 0.1 to 2.5 mm) containing iron-nickel having a thermal expansion coefficient equivalent to that of the upper substrate 2. Therefore, for example, the main component is 42 nickel
Iron alloy has a thermal expansion coefficient is 4~5 × 10 ~ 6 / ℃, 2
9 Nickel 17 Cobalt-iron alloy has a thermal expansion coefficient is 4.5 ~5 × 10 ~ 6 / ℃ , to obtain a coefficient of thermal expansion 2~6 × 10 ~ 6 / ℃ and comparable values of the piezoelectric member Is what you can do.
【００２５】具体的には、圧電部材よりなる上部基板２
と同程度の厚さの４２ニッケル・鉄合金（熱膨張係数≒
４.５×１０~ 6／℃ ）を所定の大きさに機械加工してダ
ミー板４とし、これを下部基板１に接着することによ
り、反りやうねりの発生を低減することが可能となる。
基板３の大きさが１４０ｍｍ×４０ｍｍで、１４０ｍｍ
長さで反りやうねりを測定したところ、図６の測定方法
で１０μｍ以下と所望の値を得ることができた。More specifically, the upper substrate 2 made of a piezoelectric member
42 nickel-iron alloy with the same thickness as
The 4.5 × 10 ~ 6 / ℃) and dummy plate 4 is machined into a predetermined size, by bonding it to the lower substrate 1, it is possible to reduce occurrence of warpage or waviness.
The size of the substrate 3 is 140 mm × 40 mm and 140 mm
When the warpage and undulation were measured by the length, a desired value of 10 μm or less was obtained by the measurement method of FIG.
【００２６】ついで、図５に基づいて本発明の実施の第
三の形態を説明する。本実施の形態におけるダミー板１
６は、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリフェニルサルファ
イド（ＰＰＳ）等の樹脂により形成したものであり、成
形時の流動方向の熱膨張係数が圧電部材と同様な７×１
０~ 6／℃以下のものである。このような液晶ポリマー
（ＬＣＰ）、ポリフェニルサルファイド（ＰＰＳ）等の
樹脂においては、成形時の流動方向とそれに直交する方
向との熱膨張係数が大幅に相違する。すなわち、成形時
の流動方向の熱膨張係数は、それに直交する方向の熱膨
張係数に対してかなり小さいものである。このようなこ
とから、図５に示すように、基板３の裏面に接着するダ
ミー板１６は、長手方向が成形時の流動方向であり、そ
れと直交する方向の幅を小さくした幅狭の二枚とする。
これにより、長辺方向については、反りやうねりのない
状態が得られ、それに直交する方向には、熱膨張係数が
大きくてもその幅が小さいため、全体的には反りやうね
りの発生が押えられる。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Dummy plate 1 in the present embodiment
Numeral 6 is formed of a resin such as liquid crystal polymer (LCP) or polyphenyl sulfide (PPS), and has a coefficient of thermal expansion in the flow direction at the time of molding of 7 × 1 similar to that of the piezoelectric member.
0 ~ 6 / ℃ is as follows. In resins such as liquid crystal polymer (LCP) and polyphenyl sulfide (PPS), the coefficients of thermal expansion in the flow direction during molding and the direction perpendicular thereto are significantly different. That is, the coefficient of thermal expansion in the flow direction at the time of molding is considerably smaller than the coefficient of thermal expansion in the direction orthogonal to the flow direction. For this reason, as shown in FIG. 5, the dummy plate 16 adhered to the back surface of the substrate 3 has a narrow width in which the longitudinal direction is the flow direction at the time of molding and the width in the direction orthogonal to the direction is reduced. And
As a result, in the long side direction, a state without warpage or undulation is obtained, and in the direction orthogonal to the direction, even if the coefficient of thermal expansion is large, its width is small, so that the occurrence of warpage and undulation is suppressed as a whole. Can be
【００２７】具体的な一例を上げると、住友化学製の液
晶ポリマー（Ｅ５００８、流動方向：１×１０~ 6／℃、
流動方向と直角方向：６４×１０~ 6／℃）を所定の形状
に成形加工したものをダミー板１６として用い、基板３
に接着した。これにより、基板３の大きさが１４０ｍｍ
×４０ｍｍで、１４０ｍｍ長さで反りやうねりを測定し
たところ、図６の測定方法で１０μｍ以下と所望の値を
得ることができた。[0027] Increasing the specific example, manufactured by Sumitomo Chemical Co. liquid crystal polymer (E5008, flow direction: 1 × 10 ~ 6 / ℃ ,
Flow direction and perpendicular direction: using a 64 × 10 ~ 6 / ℃) those formed into a predetermined shape as the dummy plate 16, the substrate 3
Adhered to. Thereby, the size of the substrate 3 is 140 mm
When the warp and swell were measured at a length of 140 mm at a size of × 40 mm, a desired value of 10 μm or less was obtained by the measurement method of FIG.
【００２８】ここで、ダミー板１６の材質としては、前
述の液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリフェニルサルファイ
ド（ＰＰＳ）等の樹脂に限定されるものではなく、例え
ば、エポキシ樹脂にガラス粉末等を混入して熱膨張係数
を圧電部材と同等の範囲に調整した材料としても良いも
のである。Here, the material of the dummy plate 16 is not limited to the above-mentioned resins such as liquid crystal polymer (LCP) and polyphenyl sulfide (PPS). Alternatively, a material whose coefficient of thermal expansion is adjusted to the same range as that of the piezoelectric member may be used.
【００２９】[0029]
【発明の効果】請求項１記載の発明は、板厚方向に分極
した少なくとも１枚以上の圧電部材を積層した基板を形
成し、この基板に互いに平行な複数の溝とこれらの溝を
隔てる少なくとも一部が前記圧電部材からなる側壁とを
等間隔に形成し、前記側壁を形成する圧電部材に電圧を
印加する電極とこれらの電極に接続された配線パターン
とを前記基板に形成し、前記溝の上部を覆う天板と前記
溝の正面部を覆うノズル板とを取り付けて複数のインク
室を形成したインクジェットプリンタヘッドにおいて、
前記基板の裏面に圧電部材と同等の熱膨張係数を有する
ダミー板を接着したので、上部基板と下部基板とを加熱
接着して基板を形成する場合に、上部基板と下部基板と
の厚さが異なったり、材質が異なったり、或いは、熱膨
張係数の異なる接着剤を用いたりしたとしても、ダミー
板が反りやうねりの発生の原因となる応力を相殺し、こ
れにより、反りやうねりの少ない基板とすることができ
ると云う効果を有する。According to the first aspect of the present invention, a substrate is formed by laminating at least one or more piezoelectric members polarized in the thickness direction, and at least a plurality of grooves parallel to each other are separated from the substrate. Partially formed side walls made of the piezoelectric member are formed at equal intervals, electrodes for applying voltage to the piezoelectric members forming the side walls, and wiring patterns connected to these electrodes are formed on the substrate, and the groove is formed. An ink jet printer head in which a plurality of ink chambers are formed by attaching a top plate covering the upper part of the groove and a nozzle plate covering the front part of the groove,
Since a dummy plate having a thermal expansion coefficient equivalent to that of a piezoelectric member is bonded to the back surface of the substrate, the thickness of the upper substrate and the lower substrate is reduced when the upper substrate and the lower substrate are bonded by heating. Even if a different material, a different material, or an adhesive having a different coefficient of thermal expansion is used, the dummy plate cancels out the stress that causes the warpage and undulation, thereby reducing the warpage and undulation of the substrate. It has the effect of being able to.
【００３０】請求項２記載の発明は、少なくとも上部基
板を圧電部材により形成した基板を設け、この基板の下
部基板に前記上部基板と同一厚さの圧電部材よりなるダ
ミー板を接着したので、下部基板がどのような厚さや材
質であってもその下部基板の上下面に位置する部材の性
質は同じになり、これにより、反りやうねりの少ない基
板とすることができると云う効果を有する。According to a second aspect of the present invention, since a substrate having at least an upper substrate formed of a piezoelectric member is provided and a dummy plate made of a piezoelectric member having the same thickness as the upper substrate is bonded to a lower substrate of the substrate, Regardless of the thickness and material of the substrate, the properties of the members located on the upper and lower surfaces of the lower substrate are the same, thereby providing an effect that a substrate with less warpage and undulation can be obtained.
【００３１】請求項３記載の発明は、下部基板と上部基
板とを圧電部材により形成した基板を設け、この基板の
下部基板に前記上部基板と同一厚さの圧電部材よりなる
ダミー板を接着したので、下部基板の厚さが上部基板の
厚さと異なっても、その下部基板の上下面に位置する部
材の性質は同じになり、これにより、反りやうねりの少
ない基板とすることができると云う効果を有する。According to a third aspect of the present invention, a substrate in which a lower substrate and an upper substrate are formed by a piezoelectric member is provided, and a dummy plate made of a piezoelectric member having the same thickness as the upper substrate is bonded to the lower substrate of the substrate. Therefore, even if the thickness of the lower substrate is different from the thickness of the upper substrate, the properties of the members located on the upper and lower surfaces of the lower substrate become the same, whereby it is possible to obtain a substrate with less warpage and undulation. Has an effect.
【００３２】請求項４記載の発明は、ダミー板が、鉄−
ニッケルを含有する合金であり、圧電部材と同等の熱膨
張係数を有するニッケルの含有量であるように設定した
ので、基板の上部基板の熱膨張係数と一致したダミー板
の形成が容易であると云う効果を有する。According to a fourth aspect of the present invention, the dummy plate is made of iron-
Since it is an alloy containing nickel and is set to have a nickel content having a thermal expansion coefficient equivalent to that of the piezoelectric member, it is easy to form a dummy plate that matches the thermal expansion coefficient of the upper substrate of the substrate. It has the following effects.
【００３３】請求項５記載の発明は、ダミー板が、成形
時の流動方向の熱膨張係数が圧電部材の熱膨張係数と同
等である樹脂であるものとしたので、基板の上部基板の
熱膨張係数と一致したダミー板の形成が容易であると云
う効果を有する。According to a fifth aspect of the present invention, since the dummy plate is made of a resin whose thermal expansion coefficient in the flow direction at the time of molding is equal to the thermal expansion coefficient of the piezoelectric member, the thermal expansion of the upper substrate of the substrate is achieved. This has the effect that it is easy to form a dummy plate that matches the coefficient.
【００３４】請求項６記載の発明は、成形時の流動方向
を長辺方向として長く形成しその流動方向と直交する方
向の幅を狭くした複数のダミー板を基板に平行に接着し
たので、長辺方向に対しては反りやうねりの発生を抑制
することができるとともに、その長辺方向と直交する方
向に対しては、ダミー板が原因となる反りやうねりの発
生を抑制することができると云う効果を有する。According to a sixth aspect of the present invention, a plurality of dummy plates, each of which has a long flow direction at the time of molding and whose width in a direction perpendicular to the flow direction is narrow, are adhered in parallel to the substrate. It is possible to suppress the occurrence of warpage and undulation in the side direction, and to suppress the occurrence of warpage and undulation caused by the dummy plate in the direction orthogonal to the long side direction. It has the following effects.
【図１】本発明の実施の第一の形態を示すインクジェッ
トプリンタヘッドの全体構造を示す一部を切り欠いた斜
視図である。FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing the entire structure of an ink jet printer head according to a first embodiment of the present invention.
【図２】溝に電極及び絶縁膜を形成した状態の縦断正面
図である。FIG. 2 is a vertical sectional front view showing a state where an electrode and an insulating film are formed in a groove.
【図３】基板と天板との両者の位置関係を示すもので、
(ａ)は両者がずれた状態を示し、(ｂ)は両者間に凹みが
発生した状態を示し、(ｃ)は開口面を平坦に仕上げた状
態を示すものである。FIG. 3 shows a positional relationship between a substrate and a top plate.
(a) shows a state in which both are shifted, (b) shows a state in which a dent is generated between the two, and (c) shows a state in which the opening surface is finished flat.
【図４】実施の第一の形態の基板とダミー板との関係を
示す分解斜視図である。FIG. 4 is an exploded perspective view illustrating a relationship between a substrate and a dummy plate according to the first embodiment.
【図５】実施の第三の形態の基板とダミー板との関係を
示す分解斜視図である。FIG. 5 is an exploded perspective view showing a relationship between a substrate and a dummy plate according to the third embodiment.
【図６】基板の反りの状態を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a warped state of the substrate.
１ 下部基板 ２ 上部基板 ３ 基板 ４ ダミー板 ５ 溝 ６ 側壁 ７ 電極 ８ 配線パターン １０ 天板 １２ インク室 １５ ノズル板 １６ ダミー板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lower board 2 Upper board 3 Substrate 4 Dummy board 5 Groove 6 Side wall 7 Electrode 8 Wiring pattern 10 Top board 12 Ink chamber 15 Nozzle board 16 Dummy board
Claims (6)
の圧電部材を積層した基板を形成し、この基板に互いに
平行な複数の溝とこれらの溝を隔てる少なくとも一部が
前記圧電部材からなる側壁とを等間隔に形成し、前記側
壁を形成する圧電部材に電圧を印加する電極とこれらの
電極に接続された配線パターンとを前記基板に形成し、
前記溝の上部を覆う天板と前記溝の正面部を覆うノズル
板とを取り付けて複数のインク室を形成したインクジェ
ットプリンタヘッドにおいて、前記基板の裏面に圧電部
材と同等の熱膨張係数を有するダミー板を接着したこと
を特徴とするインクジェットプリンタヘッド。A substrate is formed by laminating at least one or more piezoelectric members polarized in a plate thickness direction, and a plurality of grooves parallel to each other on the substrate and at least a part separating the grooves is formed of the piezoelectric member. Forming side walls at equal intervals, forming an electrode for applying a voltage to the piezoelectric member forming the side wall and a wiring pattern connected to these electrodes on the substrate;
In an ink jet printer head having a plurality of ink chambers formed by attaching a top plate covering an upper portion of the groove and a nozzle plate covering a front portion of the groove, a dummy having a thermal expansion coefficient equivalent to that of a piezoelectric member on a back surface of the substrate. An ink jet printer head characterized in that the plates are bonded.
成した基板を設け、この基板の下部基板に前記上部基板
と同一厚さの圧電部材よりなるダミー板を接着したこと
を特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタヘ
ッド。2. A substrate having at least an upper substrate formed of a piezoelectric member, and a dummy plate made of a piezoelectric member having the same thickness as the upper substrate is bonded to a lower substrate of the substrate. Inkjet printer head.
形成した基板を設け、この基板の下部基板に前記上部基
板と同一厚さの圧電部材よりなるダミー板を接着したこ
とを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェットプ
リンタヘッド。3. A substrate in which a lower substrate and an upper substrate are formed of a piezoelectric member, and a dummy plate made of a piezoelectric member having the same thickness as the upper substrate is bonded to the lower substrate of the substrate. Item 3. An ink jet printer head according to item 1 or 2.
金であり、圧電部材と同等の熱膨張係数を有するニッケ
ルの含有量であるように設定したことを特徴とする請求
項１記載のインクジェットプリンタヘッド。4. The ink-jet printer according to claim 1, wherein the dummy plate is made of an alloy containing iron-nickel, and is set to have a nickel content having a thermal expansion coefficient equivalent to that of the piezoelectric member. Printer head.
係数が圧電部材の熱膨張係数と同等である樹脂であるこ
とを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタ
ヘッド。5. The ink jet printer head according to claim 1, wherein the dummy plate is made of a resin having a thermal expansion coefficient in a flow direction at the time of molding that is equal to a thermal expansion coefficient of the piezoelectric member.
形成しその流動方向と直交する方向の幅を狭くした複数
のダミー板を基板に平行に接着したことを特徴とする請
求項５記載のインクジェットプリンタヘッド。6. The substrate according to claim 5, wherein a plurality of dummy plates are formed in parallel with the substrate so as to have a long flow direction at the time of molding and have a narrow width in a direction perpendicular to the flow direction. Inkjet printer head.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP31728096A JPH10157105A (en) | 1996-11-28 | 1996-11-28 | Ink jet printer head |
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| JPH10157105A true JPH10157105A (en) | 1998-06-16 |
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