JP2000158654A - Ink jet printer head - Google Patents

Ink jet printer head

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JP2000158654A
JP2000158654A JP34089298A JP34089298A JP2000158654A JP 2000158654 A JP2000158654 A JP 2000158654A JP 34089298 A JP34089298 A JP 34089298A JP 34089298 A JP34089298 A JP 34089298A JP 2000158654 A JP2000158654 A JP 2000158654A
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JP
Japan
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ink
electrode
nozzle plate
common electrode
generating member
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JP34089298A
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Japanese (ja)
Inventor
Akiyoshi Kitajima
章好 北島
Yasuhiro Kato
靖弘 加藤
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Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries Ltd
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Publication date
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve an area sufficient for a large current by utilizing a nozzle plate as an electrode section of a side of a common electrode without complicating a structure of a wiring pattern. SOLUTION: This printer head comprises a common electrode (an electrode pattern 18B of a negative electrode) which is provided to a cover plate 17 consisting of a piezoelectric actuator and is commonly used by all of the ink chambers and individual electrodes (an electrode pattern 18A of a positive electrode) respectively provided on the cover plate 17. A nozzle plate 32 is made from a metallic material or a conductive material and is electrically connected to the common electrode. The piezoelectric actuator (cover plate 17) is driven by applying a driving voltage across the common electrode and each of the individual electrode, then a pressure in an ink chamber is selectively varied, thereby ejecting ink in the ink chamber through a nozzle 32a on the nozzle plate 32.

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
リンタに用いられるインクジェットプリンタ用ヘッドに
関する。
The present invention relates to an ink jet printer 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に用いられるイ
ンクジェットプリンタ用ヘッドとしては、例えば、複数
のインクジェットヘッドが並設されてなり、各インクジ
ェットヘッドが、複数の仕切壁にて仕切られた複数のイ
ンク室を有するセラミック製のキャビティプレートと、
該キャビティプレートに接合した圧電アクチュエータか
らなるカバープレートとによりなるヘッド本体の一端部
に対し、前記各インク室に対応するノズルを有するノズ
ルプレートを接合することで構成され、前記カバープレ
ートによりインク室に圧力変動を生じさせ、インク室内
のインクを、ノズルプレートのノズルから噴射させるよ
うにしたものが知られている。そして、このようなイン
クジェットヘッドにおいては、前記インク室にインク噴
射のための圧力変動を生じさせるカバープレートには、
すべてのインク室に共通に利用される共通電極と、個別
に設けられた個別電極とを備え、前記共通電極と個別電
極との間に駆動電圧を印加して前記カバープレートを駆
動して変形させることで、インク室内の圧力を選択的に
変動させ、前記ノズルプレートのノズルを通じてインク
室内のインクを噴射させるようにしたものがある。
2. Description of the Related Art As an ink jet printer head used in an ink jet printer, for example, a plurality of ink jet heads are provided in parallel, and each ink jet head has a plurality of ink chambers partitioned by a plurality of partition walls. A ceramic cavity plate,
A nozzle plate having nozzles corresponding to the respective ink chambers is joined to one end of a head body constituted by a cover plate comprising a piezoelectric actuator joined to the cavity plate. There is known an apparatus in which pressure fluctuation is caused to cause ink in an ink chamber to be ejected from nozzles of a nozzle plate. In such an ink jet head, a cover plate that causes a pressure fluctuation for ink ejection in the ink chamber includes:
A common electrode commonly used for all ink chambers, and an individual electrode provided separately, and a drive voltage is applied between the common electrode and the individual electrode to drive and deform the cover plate. In some cases, the pressure in the ink chamber is selectively changed so that the ink in the ink chamber is ejected through the nozzles of the nozzle plate.

【0003】ところで、このようなカバープレートに用
いられる圧電アクチュエータの1つとして、積層型の圧
電アクチュエータが知られており、そのような積層型の
圧電アクチュエータは、シート状に形成した圧電材料の
上に、互いに所定の間隔を存して交互に配置される正負
の電極の電極パターンをスクリーン印刷し、さらにこの
電極パターンの上に圧電材料を重ね、以下同様にして電
極パターンと圧電材料との積層を繰り返した後、脱バイ
ンダ・焼成処理を施し、さらに、その後、圧電アクチュ
エータにおける変形部分をそれぞれ独立させるように、
キャビティプレートに複数の切り欠き部を設けるという
工程を経て製造される。このような構成により、複数の
インク室のそれぞれに圧電アクチュエータの複数の変形
部分を対応させることができ、各インク室ごとにインク
を噴射させることができるようになっている。
As one of the piezoelectric actuators used for such a cover plate, a laminated piezoelectric actuator is known, and such a laminated piezoelectric actuator is formed on a piezoelectric material formed in a sheet shape. The electrode patterns of the positive and negative electrodes alternately arranged at predetermined intervals are screen-printed, and a piezoelectric material is layered on this electrode pattern. After repeating the above, a binder removal and firing treatment is performed, and then, the deformed portions in the piezoelectric actuator are each made independent,
It is manufactured through a process of providing a plurality of notches in the cavity plate. With such a configuration, a plurality of deformed portions of the piezoelectric actuator can be made to correspond to each of the plurality of ink chambers, and ink can be ejected for each ink chamber.

【0004】さらに具体的に説明すると、例えば図3に
示すように、インクジェットプリンタ用ヘッド1は、複
数の圧電式インクジェットヘッド2が第1のインク流路
プレート3の前面に並設されている。
More specifically, as shown in FIG. 3, for example, in an ink jet printer head 1, a plurality of piezoelectric ink jet heads 2 are arranged in parallel on the front surface of a first ink flow path plate 3.

【0005】第1のインク流路プレート3は、アルミニ
ウム又はマグネシウムで形成された板状部材で、前面に
はステンレス鋼のパターンをポリイミドフィルムに挟持
したヒータ4が取り付けられ、背面には図示しないイン
クタンクから供給されるインクの往路5が形成されてい
る。また、第1のインク流路プレート3には、前面から
背面までを貫通し前記往路5と連通する第1の貫通孔7
が形成されており、前記往路5に供給されたインクは前
記第1の貫通孔7により前面側に供給される。
The first ink flow path plate 3 is a plate-like member formed of aluminum or magnesium. A heater 4 having a stainless steel pattern sandwiched between polyimide films is attached to the front surface, and an ink (not shown) is mounted to the back surface. An outward path 5 of the ink supplied from the tank is formed. The first ink passage plate 3 has a first through hole 7 penetrating from the front surface to the back surface and communicating with the outward path 5.
Is formed, and the ink supplied to the outward path 5 is supplied to the front side through the first through hole 7.

【0006】さらに、第1のインク流路プレート3は、
第2のインク流路プレート9と貼り合わされている。前
記第2のインク流路プレート9も、アルミニウム又はマ
グネシウムで形成された板状部材であり、背面には前記
インクタンクに対してインクを排出するインクの復路8
が形成されている。
Further, the first ink flow path plate 3
The second ink flow path plate 9 is attached. The second ink flow path plate 9 is also a plate-shaped member made of aluminum or magnesium, and has a back path 8 for discharging ink to the ink tank on the back surface.
Are formed.

【0007】一方、インクジェットヘッド2は、ベース
プレート10、キャビティプレート12、ノズルプレー
ト16及び圧電アクチュエータからなるカバープレート
17により構成される。
On the other hand, the ink jet head 2 includes a base plate 10, a cavity plate 12, a nozzle plate 16, and a cover plate 17 made of a piezoelectric actuator.

【0008】前記ベースプレート10は、アルミニウム
又はマグネシウムで形成された板状部材であり、前記第
1のインク流路プレート3の第1の貫通孔7と連通する
第2の貫通孔11が形成されている。前記ベースプレー
ト10は、背面が接着剤により第1のインク流路プレー
ト3に接着される一方、前面にはキャビティプレート1
2が同じく接着剤により接着され、さらにその上にカバ
ープレート17が接着される。
The base plate 10 is a plate-like member made of aluminum or magnesium, and has a second through hole 11 communicating with the first through hole 7 of the first ink flow path plate 3. I have. The base plate 10 has a back surface bonded to the first ink flow path plate 3 with an adhesive, and a front surface of the cavity plate 1
2 is also adhered by an adhesive, and a cover plate 17 is further adhered thereon.

【0009】前記キャビティプレート12は、セラミッ
クの焼結体であり、前面側が開放された複数個のインク
室13と、該各インク室13を区画する区画壁14と、
前記各インク室13と前面側において連通すると共に背
面側において前記第2の貫通孔11と連通するインク溜
まり部15が形成されている。
The cavity plate 12 is a sintered body of ceramic, and has a plurality of ink chambers 13 whose front sides are open, a partition wall 14 for partitioning each of the ink chambers 13, and
An ink reservoir 15 communicating with the ink chambers 13 on the front side and communicating with the second through holes 11 on the rear side is formed.

【0010】前記ノズルプレート16は、ポリイミドで
形成されたシート状部材であり、前面側から背面側まで
貫通するノズル16aが複数個形成されている。前記イ
ンク室13は上面側において前記インク溜まり部15と
連通すると共に、下面側に向かって徐々に幅が狭くな
り、下端面に開口している。ノズルプレート16は、こ
の下端面において、前記開口と前記ノズル16aとの位
置を一致させるように接着剤にて接着されている。な
お、従来、ノズルの加工精度を得るために、ノズルプレ
ートに金属材料を用いたものが知られている。
The nozzle plate 16 is a sheet-like member made of polyimide, and has a plurality of nozzles 16a penetrating from the front side to the back side. The ink chamber 13 communicates with the ink reservoir 15 on the upper surface side, and gradually decreases in width toward the lower surface side, and opens at the lower end surface. The nozzle plate 16 is adhered to the lower end surface thereof with an adhesive so that the positions of the openings and the nozzles 16a coincide with each other. Heretofore, there has been known a nozzle plate using a metal material in order to obtain processing accuracy of the nozzle.

【0011】前記カバープレート17は、各インク室1
3の前面(開放面)が閉塞するように取り付けられる積
層型の圧電アクチュエータで、圧電・電歪効果を有する
チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系のセラミック材料か
らなる複数の圧電セラミック層を積層すると共に、各圧
電セラミック層間にはスクリーン印刷により銀パラジウ
ム等の陽電極及び陰電極の電極パターン18A,18B
が形成されている。
The cover plate 17 is provided for each of the ink chambers 1.
3 is a laminated piezoelectric actuator that is attached so that the front surface (open surface) of the piezoelectric ceramic 3 is closed, and a plurality of piezoelectric ceramic layers made of a lead zirconate titanate (PZT) -based ceramic material having a piezoelectric / electrostrictive effect are laminated. At the same time, the electrode patterns 18A and 18B of the positive electrode and the negative electrode such as silver palladium are screen-printed between the piezoelectric ceramic layers.
Are formed.

【0012】前記電極パターン18A,18Bは、図示
しない電源供給端部に接続されており、該電源供給端部
は、フレキシブルプリント基板20を介してドライブI
C21と接続されている。さらに、前記ドライブIC2
1はフレキシブルプリント基板20を介して、図示しな
いCPUなどが設けられたメイン基板と接続されてい
る。従って、メイン基板から出力される駆動信号に応じ
てドライブIC21が駆動され、さらにドライブIC2
1から駆動電圧が電極パターン18Aに供給されること
により、前記圧電セラミック層が変位し、前記キャビテ
ィプレート12により形成されるインク室13内の圧力
を変動させ、ノズルプレート16に形成されたノズル1
6aからインクを噴射させることになる。
The electrode patterns 18A and 18B are connected to a power supply end (not shown). The power supply end is connected to the drive I through a flexible printed circuit board 20.
It is connected to C21. Further, the drive IC 2
Reference numeral 1 is connected via a flexible printed board 20 to a main board provided with a CPU (not shown) and the like. Therefore, the drive IC 21 is driven according to the drive signal output from the main board, and furthermore, the drive IC 2
When the driving voltage is supplied to the electrode pattern 18A from the nozzle plate 1, the piezoelectric ceramic layer is displaced, and the pressure in the ink chamber 13 formed by the cavity plate 12 is changed.
The ink is ejected from 6a.

【0013】このようなインクの噴射動作は、それぞれ
の圧電式のインクジェットヘッド2によって同時に行わ
れ、かつ、以上のように構成されるライン型インクジェ
ットプリンタ用ヘッドの全体は、図示しない揺動機構に
よって矢印A方向に揺動するので、記録用紙P上にはラ
イン単位で高速な印字が行われる。
Such an ink jetting operation is simultaneously performed by the respective piezoelectric type ink jet heads 2, and the entire head of the line type ink jet printer configured as described above is driven by a swing mechanism (not shown). Since it swings in the direction of arrow A, high-speed printing is performed on the recording paper P in line units.

【0014】ところで、前述した構造では、陽電極の電
極パターン18Aは、カバープレート17に個別に設け
られた個別電極として機能するが、陰電極の電極パター
ン18Bは、すべてのインク室13に共通に利用される
共通電極として機能することから、前記陰電極の電極パ
ターン18Bは1つの集合電極部分に集められて接地さ
れるようになっている。
In the structure described above, the electrode pattern 18A of the positive electrode functions as an individual electrode individually provided on the cover plate 17, while the electrode pattern 18B of the negative electrode is common to all the ink chambers 13. Since the electrode pattern 18B of the negative electrode functions as a common electrode to be used, the electrode pattern 18B of the negative electrode is gathered at one collective electrode portion and grounded.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】近年においては、ヘッ
ドの小型化の要求があるが、それに対応して前記集合電
極部分も小さくすると、インクジェットヘッドを駆動す
る際に、大容量の電流が流れることになるので、前記集
合電極部分が焼けるおそれが生ずる。そのため、そのよ
うな共通電極のための集合電極部分の配置が問題となっ
ている。特に、ヘッドが長尺のものでは、より大容量の
電流が流れるため、その傾向が顕著となっている。
In recent years, there has been a demand for miniaturization of the head. However, if the size of the collective electrode portion is correspondingly reduced, a large amount of current flows when the ink jet head is driven. Therefore, there is a possibility that the collective electrode portion is burned. Therefore, the arrangement of the collective electrode portion for such a common electrode has become a problem. In particular, when the head is long, a larger amount of current flows, so that the tendency is remarkable.

【0016】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
で、共通電極側の電極部分としてノズルプレートを利用
することで、配線の構造を複雑にすることなく、大容量
の電流を流すのに十分な面積を確保することができるイ
ンクジェットプリンタ用ヘッドを提供することを目的と
する。
The present invention has been made in view of the above-described circumstances. By using a nozzle plate as an electrode portion on the common electrode side, a large-capacity current can be passed without complicating the wiring structure. It is an object of the present invention to provide an ink jet printer head capable of securing a sufficient area.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、複数
のインク室が形成されたヘッド本体と、前記インク室と
連通するノズルを有し前記ヘッド本体に接合されたノズ
ルプレートと、各インク室に対応するように配設され、
前記インク室内の圧力を変動させる圧力発生部材と、前
記圧力発生部材に設けられすべてのインク室に共通に利
用される共通電極と、前記圧力発生部材に個別に設けら
れた個別電極とを備え、前記共通電極と個別電極との間
に駆動電圧を印加して前記圧力発生部材を駆動してイン
ク室内の圧力を選択的に変動させ、前記ノズルプレート
のノズルを通じてインク室内のインクを噴射させるイン
クジェットプリンタ用ヘッドにおいて、前記ノズルプレ
ートは、金属材料又は導電性材料にて形成されると共
に、前記共通電極に電気的に接続されているものであ
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a head body in which a plurality of ink chambers are formed, a nozzle plate having nozzles communicating with the ink chambers and joined to the head body, It is arranged to correspond to the ink chamber,
A pressure generating member that varies the pressure in the ink chamber, a common electrode provided in the pressure generating member and commonly used for all ink chambers, and an individual electrode individually provided in the pressure generating member, An ink jet printer that applies a drive voltage between the common electrode and the individual electrode to drive the pressure generating member to selectively change the pressure in the ink chamber, and eject ink in the ink chamber through the nozzles of the nozzle plate. The nozzle plate is formed of a metal material or a conductive material and is electrically connected to the common electrode.

【0018】請求項1の発明によれば、前記圧力発生部
材に設けられすべてのインク室に共通に利用される共通
電極と、前記圧力発生部材に個別に設けられた個別電極
との間に駆動電圧が印加されると、前記圧力発生部材が
駆動されてインク室内の圧力が選択的に変動せしめら
れ、前記ノズルプレートのノズルを通じてインク室内の
インクが噴射される。このとき、金属材料又は導電性材
料にて形成されているノズルプレートが前記共通電極に
電気的に接続されていることから、大容量の電流の流す
のに十分な面積を有するノズルプレートに、共通電極に
流れる電流の集合である大容量の電流が流れることとな
り、電極部分が焼けるなどの問題を生じない。
According to the first aspect of the present invention, the drive between the common electrode provided on the pressure generating member and commonly used for all ink chambers and the individual electrode individually provided on the pressure generating member. When a voltage is applied, the pressure generating member is driven to selectively fluctuate the pressure in the ink chamber, and ink in the ink chamber is ejected through the nozzles of the nozzle plate. At this time, since the nozzle plate formed of a metal material or a conductive material is electrically connected to the common electrode, the nozzle plate having a sufficient area for flowing a large amount of current is commonly used. A large-capacity current, which is a set of currents flowing through the electrodes, flows, and there is no problem such as burning of the electrode portions.

【0019】請求項2の発明は、請求項1のインクジェ
ットプリンタ用ヘッドにおいて、前記圧力発生部材が、
圧電材料からなる圧電アクチュエータである。
According to a second aspect of the present invention, in the ink jet printer head of the first aspect, the pressure generating member comprises:
This is a piezoelectric actuator made of a piezoelectric material.

【0020】請求項2の発明によれば、圧力発生部材
が、圧電材料からなる圧電アクチュエータであるので、
共通電極と個別電極との間に駆動電圧が印加されると、
圧電アクチュエータ(圧力発生部材)が変形すること
で、インク室内の圧力を選択的に変動させ、前記ノズル
プレートのノズルを通じてインク室内のインクを噴射さ
せることになる。
According to the second aspect of the present invention, since the pressure generating member is a piezoelectric actuator made of a piezoelectric material,
When a drive voltage is applied between the common electrode and the individual electrodes,
When the piezoelectric actuator (pressure generating member) is deformed, the pressure in the ink chamber is selectively changed, and the ink in the ink chamber is ejected through the nozzles of the nozzle plate.

【0021】請求項3の発明は、請求項1又は2のイン
クジェットプリンタ用ヘッドにおいて、前記共通電極及
び個別電極が、インク室の長手方向に沿って交互に配列
され、前記共通電極のノズルプレート側の一端部がノズ
ルプレート付近まで延び電気的に接続されているもので
ある。
According to a third aspect of the present invention, in the ink jet printer head according to the first or second aspect, the common electrodes and the individual electrodes are alternately arranged along the longitudinal direction of the ink chamber, and the common electrode is arranged on the nozzle plate side. Is extended to the vicinity of the nozzle plate and is electrically connected.

【0022】請求項3の発明によれば、インク室の長手
方向に沿って交互に配列されている共通電極及び個別電
極のうち、前記共通電極のノズルプレート側の一端部が
ノズルプレート付近まで延びて、ノズルプレートに簡単
に電気的に接続され、ノズルプレートを通じての大容量
の電流の流れが許容される。
According to the third aspect of the present invention, of the common electrodes and the individual electrodes alternately arranged along the longitudinal direction of the ink chamber, one end of the common electrode on the nozzle plate side extends to the vicinity of the nozzle plate. Therefore, it is easily electrically connected to the nozzle plate, and a large amount of current can flow through the nozzle plate.

【0023】請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれ
かのインクジェットプリンタ用ヘッドにおいて、前記共
通電極及び個別電極が、蒸着により形成されたものであ
り、前記ヘッド本体の一端部にノズルプレートが導電性
接着剤層にて接続されており、前記圧力発生部材より延
びた前記共通電極の一端部が導電性接着剤層を介してノ
ズルプレートに電気的に接続されているものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the ink jet printer head according to any one of the first to third aspects, the common electrode and the individual electrode are formed by vapor deposition, and a nozzle is provided at one end of the head body. The plate is connected by a conductive adhesive layer, and one end of the common electrode extending from the pressure generating member is electrically connected to the nozzle plate via the conductive adhesive layer.

【0024】請求項4の発明によれば、共通電極及び個
別電極が蒸着により形成され、ヘッド本体の一端部にノ
ズルプレートが導電性接着剤層にて接続されており、該
導電性接着剤層を介して前記圧力発生部材より延びた共
通電極の一端部が、簡単な配線構造でもって、ノズルプ
レートに電気的に接続されている。
According to the fourth aspect of the present invention, the common electrode and the individual electrode are formed by vapor deposition, and the nozzle plate is connected to one end of the head body by the conductive adhesive layer. The one end of the common electrode extending from the pressure generating member via the second member is electrically connected to the nozzle plate with a simple wiring structure.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に沿って説明するが、本実施の形態におけるインクジェ
ットプリンタ用ヘッドの基本構造は、前述した図3に示
すものと同一であるので、同一の構成要素については同
一の符号を用い、図3に示すものと異なる部分および図
3に示すものの説明において説明しなかった部分につい
て説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The basic structure of an ink jet printer head according to this embodiment is the same as that shown in FIG. The same components are denoted by the same reference numerals, and different portions from those shown in FIG. 3 and portions not described in the description of FIG. 3 will be described.

【0026】図1は、本発明に係る複数のインクジェッ
トヘッドが並設されてなるインクジェットプリンタ用ヘ
ッドにおいて、前記複数のインクジェットヘッドの1つ
の概略構成を示す斜視図、図2は、本発明に係るインク
ジェットの概略構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of one of the plurality of ink jet heads in an ink jet printer head in which a plurality of ink jet heads according to the present invention are juxtaposed, and FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an inkjet.

【0027】図1に示すように、複数のインク室13が
形成されたヘッド本体31の一端面に、前記インク室1
3と連通するノズル32aを有し金属材料又は導電性材
料にて形成されるノズルプレート32が、導電性物質を
含有する接着剤にて形成される導電性接着剤層33を介
して接合されている。
As shown in FIG. 1, one end surface of a head body 31 in which a plurality of ink chambers 13 are formed is provided with the ink chambers 1.
The nozzle plate 32 having a nozzle 32a communicating with the nozzle 3 and formed of a metal material or a conductive material is joined via a conductive adhesive layer 33 formed of an adhesive containing a conductive substance. I have.

【0028】前記ヘッド本体31は、図2に示すよう
に、複数のインク室13が形成されたキャビティプレー
ト12に、圧電アクチュエータからなるカバープレート
17が、前記インク室13を覆うように接合されたもの
である。よって、前記ヘッド本体31の上側には、各イ
ンク室13に対応するように、前記インク室13内の圧
力を変動させる圧力発生部材であるカバープレート17
が配設されていることになる。なお、前記キャビティプ
レート12は、インク噴射のための駆動電圧の印加によ
りカバープレート17が発熱して熱膨張するので、その
熱膨張率と略等しい熱膨張率の材料を用いて形成するこ
とが望ましい。
As shown in FIG. 2, the head main body 31 has a cover plate 17 made of a piezoelectric actuator joined to a cavity plate 12 in which a plurality of ink chambers 13 are formed so as to cover the ink chambers 13. Things. Therefore, on the upper side of the head main body 31, a cover plate 17 which is a pressure generating member for changing the pressure in the ink chamber 13 so as to correspond to each ink chamber 13 is provided.
Is arranged. Since the cover plate 17 generates heat and expands thermally when a drive voltage for ejecting ink is applied, the cavity plate 12 is preferably formed using a material having a coefficient of thermal expansion substantially equal to the coefficient of thermal expansion. .

【0029】前記カバープレート17は、チタン酸ジル
コン酸鉛(PZT)系のセラミック材料(圧電材料)か
らなり、上から、第1の圧電セラミック層41、第2の
圧電セラミック層42、第3の圧電セラミック層43、
第4の圧電セラミック層44及び第5の圧電セラミック
層45の順に積層されている。
The cover plate 17 is made of a lead zirconate titanate (PZT) -based ceramic material (piezoelectric material). The first piezoelectric ceramic layer 41, the second piezoelectric ceramic layer 42, and the third Piezoelectric ceramic layer 43,
The fourth piezoelectric ceramic layer 44 and the fifth piezoelectric ceramic layer 45 are stacked in this order.

【0030】前記第1〜第4の圧電セラミック層41〜
44には、各インク室13の中央部に対応する位置に該
インク室13の長手方向に延びる陽電極の電極パターン
18Aが、各区画壁14に対応した位置に該区画壁14
の長手方向に延びる陰電極の電極パターン18Bがそれ
ぞれ形成されている。即ち、陽電極の電極パターン18
Aと、陰電極の電極パターン18Bとがインク室の長手
方向に沿って交互に配列されている。ここで、陽電極の
電極パターン18Aはカバープレート17に個別に設け
られた個別電極として機能し、陰電極の電極パターン1
8Bはすべてのインク室13に共通に利用される共通電
極として機能するようになっている。尚、前記電極パタ
ーン18A,18Bは、所定のパターンを有するマスク
部材でカバープレート17の表面をマスキングして、ク
ロム、ニッケル、金などの電極形成材料を用いて蒸着す
ることにより形成されるが、蒸着に代えて、スクリーン
印刷を行うことにより形成することも可能である。
The first to fourth piezoelectric ceramic layers 41 to 41
44, an electrode pattern 18A of a positive electrode extending in the longitudinal direction of the ink chamber 13 is provided at a position corresponding to the center of each ink chamber 13, and the partition wall 14 is provided at a position corresponding to each partition wall 14.
The electrode patterns 18B of the negative electrodes extending in the longitudinal direction are formed. That is, the electrode pattern 18 of the positive electrode
A and the electrode pattern 18B of the negative electrode are alternately arranged along the longitudinal direction of the ink chamber. Here, the electrode pattern 18A of the positive electrode functions as an individual electrode individually provided on the cover plate 17, and the electrode pattern 1A of the negative electrode is used.
8B functions as a common electrode commonly used by all the ink chambers 13. The electrode patterns 18A and 18B are formed by masking the surface of the cover plate 17 with a mask member having a predetermined pattern and vapor-depositing using an electrode forming material such as chromium, nickel, or gold. It is also possible to form by performing screen printing instead of vapor deposition.

【0031】前記陽電極の電極パターン18A及び陰電
極の電極パターン18Bは、各圧電セラミック層41〜
44に形成されているが、それらは、圧電セラミック層
41〜44の積層方向において互いに重なるように積層
されており、各圧電セラミック層41〜44は、図2に
示すように、積層方向に分極されている。
The electrode pattern 18A for the positive electrode and the electrode pattern 18B for the negative electrode are formed of the respective piezoelectric ceramic layers 41-41.
44, the piezoelectric ceramic layers 41 to 44 are stacked so as to overlap each other in the stacking direction of the piezoelectric ceramic layers 41 to 44. Each of the piezoelectric ceramic layers 41 to 44 is polarized in the stacking direction as shown in FIG. Have been.

【0032】前記各陽電極の電極パターン18Aには、
図1に示すように、駆動回路51が電気的に接続される
一方、陰電極の電極パターン18Bは、ノズルプレート
32側の一端部が該ノズルプレート32付近まで延び
て、前記ノズルプレート32に前記導電性接着剤層33
を介して電気的に接続され、駆動回路51からの駆動電
圧が前記陽電極の電極パターン18Aに印加されるよう
になっている。ここで、特に、前記導電性接着剤層33
を有効に利用して陰電極の電極パターン18Bとノズル
プレート32との電気的な接続を行うようにしているの
で、それらを接続するために特別な配線を施す必要がな
くなり、簡単な配線構造でもってそれらの電気的な接続
が可能となる。
The electrode pattern 18A of each positive electrode includes:
As shown in FIG. 1, while the drive circuit 51 is electrically connected, the electrode pattern 18 </ b> B of the negative electrode has one end on the nozzle plate 32 side extending to the vicinity of the nozzle plate 32, and is connected to the nozzle plate 32. Conductive adhesive layer 33
And a driving voltage from a driving circuit 51 is applied to the electrode pattern 18A of the positive electrode. Here, in particular, the conductive adhesive layer 33
Is effectively used to electrically connect the electrode pattern 18B of the negative electrode to the nozzle plate 32, so that there is no need to provide special wiring to connect them, and a simple wiring structure is used. Thus, their electrical connection becomes possible.

【0033】このようにすれば、ノズルプレート32
を、共通電極である陰電極の電極パターン18Bの集合
する集合電極部分として利用することができ、共通電極
(陰電極の電極パターン18B)およびそれの集合電極
部分のレイアウト上の問題が回避されると共に、発熱に
も耐え得るようになるので、大容量の電流が流れても影
響がなく、ヘッドの小型化を図ることも可能となる。
By doing so, the nozzle plate 32
Can be used as a collective electrode portion where the electrode pattern 18B of the negative electrode, which is a common electrode, is collected, and the layout problem of the common electrode (electrode pattern 18B of the negative electrode) and its collective electrode portion is avoided. At the same time, the head can withstand heat generation, so that there is no effect even if a large amount of current flows, and the head can be reduced in size.

【0034】よって、前記陽電極の電極パターン18A
と陰電極の電極パターン18Bとの間に、駆動回路51
により、所定の印字データに基づき、駆動電圧が印加さ
れると、陽電極の電極パターン18Aと陰電極の電極パ
ターン18Bとの間には、図2において矢印で示す圧電
セラミック層41〜44の分極方向とほぼ直交する電界
が発生する。これにより、第1〜第4の圧電セラミック
層41〜44は、その圧電・電歪効果に基づきシェアモ
ードにてインク室側に凸状となるように変形する。尚、
「シェアモード」とは、前記分極している圧電アクチュ
エータに対してその分極方向に垂直な方向に電圧を印加
したときに当該圧電アクチュエータに生じる変形のモー
ドであり、分極方向に平行な方向に圧電アクチュエータ
が厚み滑りを起こすことにより生ずる変形のモードであ
る。
Therefore, the positive electrode pattern 18A
The driving circuit 51 is provided between the driving circuit 51 and the negative electrode pattern 18B.
When a driving voltage is applied based on predetermined print data, the polarization of the piezoelectric ceramic layers 41 to 44 indicated by arrows in FIG. 2 is caused between the positive electrode pattern 18A and the negative electrode pattern 18B. An electric field substantially orthogonal to the direction is generated. Accordingly, the first to fourth piezoelectric ceramic layers 41 to 44 are deformed so as to be convex toward the ink chamber in the share mode based on the piezoelectric / electrostrictive effect. still,
The “share mode” is a deformation mode that occurs when a voltage is applied to the polarized piezoelectric actuator in a direction perpendicular to the polarization direction, and the piezoelectric actuator is deformed in a direction parallel to the polarization direction. This is a mode of deformation caused by the thickness slip of the actuator.

【0035】従って、前記インク室13に対応する位置
においては、第1〜第4の圧電セラミック層41〜44
についてシェアモードにより大きな変位が得られ、イン
ク室13内の圧力が選択的に変動してインク室13の容
積を減少させるため、インクがノズルプレート32のノ
ズル32aを通じて記録用紙に向かって噴射され、文字
等の印字が行われる。
Therefore, at the position corresponding to the ink chamber 13, the first to fourth piezoelectric ceramic layers 41 to 44 are provided.
A large displacement is obtained by the share mode, and the pressure in the ink chamber 13 is selectively changed to reduce the volume of the ink chamber 13, so that ink is ejected toward the recording paper through the nozzles 32a of the nozzle plate 32, Printing of characters and the like is performed.

【0036】前記実施の形態は、共通電極(陽電極の電
極パターン18A)及び個別電極(陰電極の電極パター
ン18B)をカバープレート17(圧力発生部材)上に
交互に配置し、シェアモードで変形する圧電アクチュエ
ータを採用したものについて説明しているが、本発明は
それに限定されるものではなく、他のモードで変形する
圧電アクチュエータを採用したものにも適用することが
できる。例えば、伸縮モードで変形する圧電アクチュエ
ータを採用したものに適用できるのは勿論、圧電アクチ
ュエータの表面を覆うように最外層部に共通電極を設
け、シェアモードとユニモルフモードとの複合モードで
変形する圧電アクチュエータを採用したものにも適用可
能である。尚、「伸縮モード」とは、分極している圧電
体に対してその分極方向に平行に電界を印加したときに
当該圧電体に生じる変形のモードであり、分極方向に平
行な方向に圧電体自体が伸縮することにより生じる変形
モードをいう。「ユニモルフモード」とは、分極してい
る圧電体の当該分極に垂直な面の一方に弾性体を固定す
ると共に分極方向と平行に電界を印加したときに、圧電
アクチュエータが面方向の伸縮し、弾性体がそれを拘束
するように作用することにより生じる撓み変形のモード
をいう。
In the above embodiment, the common electrode (positive electrode pattern 18A) and the individual electrodes (negative electrode electrode pattern 18B) are alternately arranged on the cover plate 17 (pressure generating member) and deformed in the shear mode. Although the present invention has been described with the use of a piezoelectric actuator, the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to a piezoelectric actuator that deforms in another mode. For example, the present invention can be applied not only to those employing a piezoelectric actuator that deforms in the expansion / contraction mode, but also to provide a common electrode in the outermost layer so as to cover the surface of the piezoelectric actuator, and to deform in a combined mode of the shear mode and the unimorph mode. The present invention is also applicable to those employing an actuator. Note that the “stretching mode” is a mode of deformation that occurs in a polarized piezoelectric body when an electric field is applied in parallel to the polarization direction of the piezoelectric body, and the piezoelectric body extends in a direction parallel to the polarization direction. It refers to a deformation mode caused by the expansion and contraction of itself. `` Unimorph mode '' means that the piezoelectric actuator expands and contracts in the plane direction when an elastic body is fixed to one of the planes perpendicular to the polarization of the polarized piezoelectric body and an electric field is applied in parallel with the polarization direction. It refers to a mode of bending deformation caused by the elastic body acting to restrain it.

【0037】また、前記実施の形態においては、圧力発
生部材として、電圧を印加すると機械的変形をする性質
を有する圧電アクチュエータを利用しているインクジェ
ットプリンタ用ヘッドに適用したものついて説明してい
るが、電気−熱変換手段を有するヘッド(サーマルイン
クジェット系)にも適用することができる。
Further, in the above-described embodiment, the description has been given of an example in which the pressure generating member is applied to an ink jet printer head using a piezoelectric actuator having a property of mechanically deforming when a voltage is applied. Also, the present invention can be applied to a head (thermal ink jet system) having an electric-heat conversion means.

【0038】さらに、前記実施の形態においては、押し
打ち式のインクジェットヘッドについて説明している
が、圧電セラミック層が積層されてなるカバープレート
における分極方向の関係を逆にして、圧電セラミック層
を逆方向、即ちインク室の容積を増大させる方向に変形
させるようにして、引き打ち式にしたものにも適用する
ことができるし、また、積層型の圧電アクチュエータの
ほか、単一層で形成された圧電アクチュエータを用いる
ものにも適用可能である。
Further, in the above embodiment, the ink jet head of the push-in type has been described, but the relationship of the polarization direction in the cover plate on which the piezoelectric ceramic layers are laminated is reversed so that the piezoelectric ceramic layers are reversed. It can be applied to a pull-down type by deforming in the direction, that is, a direction to increase the volume of the ink chamber. In addition to a laminated piezoelectric actuator, a piezoelectric formed by a single layer The present invention is also applicable to those using an actuator.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明は、以上に説明したような形態で
実施され、以下に述べるような効果を奏する。
The present invention is embodied in the form described above, and has the following effects.

【0040】請求項1の発明は、ノズルプレートを金属
材料又は導電性材料を用いて形成し、前記ノズルプレー
トを共通電極に電気的に接続するようにしているので、
ノズルプレートを、駆動電圧を印加するための共通電極
が集合する集合電極部分として利用することで、共通電
極やそれについての集合電極部分について特別な配置を
施すことなく、また、配線構造を複雑にすることなく、
大容量の電流を流すことが可能となり、ヘッドの小型化
を実現する上で有利となる。
According to the first aspect of the present invention, the nozzle plate is formed using a metal material or a conductive material, and the nozzle plate is electrically connected to the common electrode.
By using the nozzle plate as the collective electrode portion where the common electrode for applying the drive voltage gathers, the common electrode and its associated collective electrode portion are not specially arranged, and the wiring structure is complicated. Without doing
A large amount of current can be passed, which is advantageous in realizing miniaturization of the head.

【0041】請求項2の発明は、圧力発生部材を、圧電
材料からなる圧電アクチュエータとしているので、共通
電極と個別電極との間に駆動電圧を印加することで、圧
電アクチュエータ(圧力発生部材)を変形させ、インク
室内の圧力を選択的に変動させ、前記ノズルプレートの
ノズルを通じてインク室内のインクを噴射させることが
できる。
According to the second aspect of the present invention, since the pressure generating member is a piezoelectric actuator made of a piezoelectric material, a driving voltage is applied between the common electrode and the individual electrodes, so that the piezoelectric actuator (pressure generating member) is formed. The ink in the ink chamber can be ejected through the nozzles of the nozzle plate by selectively deforming and changing the pressure in the ink chamber.

【0042】請求項3の発明は、インク室の長手方向に
沿って交互に配列されている共通電極及び個別電極のう
ち、前記共通電極のノズルプレート側の一端部をノズル
プレート付近まで延ばして、ノズルプレートに電気的に
接続するようにしているので、簡単な配線構造でもっ
て、ノズルプレートを、大容量の電流の流れを許容する
共通電極として簡単に利用することができる。
According to a third aspect of the present invention, of the common electrodes and the individual electrodes alternately arranged along the longitudinal direction of the ink chamber, one end of the common electrode on the nozzle plate side is extended to the vicinity of the nozzle plate. Since the nozzle plate is electrically connected to the nozzle plate, the nozzle plate can be easily used as a common electrode that allows a large amount of current to flow with a simple wiring structure.

【0043】請求項4の発明は、共通電極及び個別電極
を、蒸着により形成し、ヘッド本体の一端部にノズルプ
レートを導電性接着剤層にて接続し、該導電性接着剤層
を介して前記圧力発生部材より延びた共通電極の一端部
を、ノズルプレートに電気的に接続するようにしている
ので、特別な配線の構造を施すことなく、圧力発生部材
より延びた共通電極の一端部を簡単に、ノズルプレート
に電気的に接続することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, a common electrode and an individual electrode are formed by vapor deposition, and a nozzle plate is connected to one end of a head main body by a conductive adhesive layer, and the nozzle plate is connected via the conductive adhesive layer. Since one end of the common electrode extending from the pressure generating member is electrically connected to the nozzle plate, one end of the common electrode extending from the pressure generating member can be connected without a special wiring structure. It can be easily electrically connected to the nozzle plate.

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

【図1】本発明に係る複数のインクジェットヘッドが並
設されてなるインクジェットプリンタ用ヘッドにおい
て、前記複数のインクジェットヘッドの1つの概略構成
を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of one of a plurality of inkjet heads in an inkjet printer head having a plurality of inkjet heads according to the present invention arranged in parallel.

【図2】本発明に係るインクジェットの概略構成を示す
断面図である
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an inkjet according to the present invention.

【図3】従来例の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12 キャビティプレート 13 インク室 17 カバープレート 18A 陽電極の電極パターン 18B 陰電極の電極パターン 31 ヘッド本体 32 ノズルプレート 32a ノズル 41〜44 圧電セラミック層 51 駆動回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Cavity plate 13 Ink chamber 17 Cover plate 18A Electrode pattern of positive electrode 18B Electrode pattern of negative electrode 31 Head body 32 Nozzle plate 32a Nozzle 41-44 Piezoelectric ceramic layer 51 Drive circuit

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数のインク室が形成されたヘッド本体
と、 前記インク室と連通するノズルを有し前記ヘッド本体に
接合されたノズルプレートと、 各インク室に対応するように配設され、前記インク室内
の圧力を変動させる圧力発生部材と、 前記圧力発生部材に設けられすべてのインク室に共通に
利用される共通電極と、 前記圧力発生部材に個別に設けられた個別電極とを備
え、 前記共通電極と個別電極との間に駆動電圧を印加して前
記圧力発生部材を駆動してインク室内の圧力を選択的に
変動させ、前記ノズルプレートのノズルを通じてインク
室内のインクを噴射させるインクジェットプリンタ用ヘ
ッドにおいて、 前記ノズルプレートは、金属材料又は導電性材料にて形
成されると共に、前記共通電極に電気的に接続されてい
ることを特徴とするインクジェットプリンタ用ヘッド。
A head body in which a plurality of ink chambers are formed; a nozzle plate having nozzles communicating with the ink chambers and joined to the head body; A pressure generating member that varies the pressure in the ink chamber, a common electrode provided in the pressure generating member and commonly used for all ink chambers, and an individual electrode individually provided in the pressure generating member, An ink jet printer that applies a drive voltage between the common electrode and the individual electrode to drive the pressure generating member to selectively change the pressure in the ink chamber, and eject ink in the ink chamber through the nozzles of the nozzle plate. The nozzle plate is formed of a metal material or a conductive material, and is electrically connected to the common electrode. Inkjet printer head.
【請求項2】 前記圧力発生部材は、圧電材料からなる
圧電アクチュエータであるところの請求項1記載のイン
クジェットプリンタ用ヘッド。
2. The ink jet printer head according to claim 1, wherein said pressure generating member is a piezoelectric actuator made of a piezoelectric material.
【請求項3】 前記共通電極及び個別電極は、インク室
の長手方向に沿って交互に配列され、 前記共通電極のノズルプレート側の一端部はノズルプレ
ート付近まで延びて電気的に接続されているところの請
求項1又は2記載のインクジェットプリンタ用ヘッド。
3. The common electrode and the individual electrode are alternately arranged along the longitudinal direction of the ink chamber, and one end of the common electrode on the nozzle plate side extends to near the nozzle plate and is electrically connected. The ink jet printer head according to claim 1 or 2.
【請求項4】 前記共通電極及び個別電極は、蒸着によ
り形成されたものであり、 前記ヘッド本体の一端部にノズルプレートが導電性接着
剤層にて接続されており、 前記圧力発生部材より延びた前記共通電極の一端部が導
電性接着剤層を介してノズルプレートに電気的に接続さ
れているところの請求項1〜3のいずれかに記載のイン
クジェットプリンタ用ヘッド。
4. A method according to claim 1, wherein the common electrode and the individual electrode are formed by vapor deposition, a nozzle plate is connected to one end of the head body by a conductive adhesive layer, and extends from the pressure generating member. 4. The ink jet printer head according to claim 1, wherein one end of said common electrode is electrically connected to a nozzle plate via a conductive adhesive layer.
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