JP2001191541A - Ink jet recording head - Google Patents

Ink jet recording head

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JP2001191541A
JP2001191541A JP2000327441A JP2000327441A JP2001191541A JP 2001191541 A JP2001191541 A JP 2001191541A JP 2000327441 A JP2000327441 A JP 2000327441A JP 2000327441 A JP2000327441 A JP 2000327441A JP 2001191541 A JP2001191541 A JP 2001191541A
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JP
Japan
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ink
flow path
nozzle plate
recording head
jet recording
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Application number
JP2000327441A
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Japanese (ja)
Inventor
Takuya Gendoshi
拓哉 源通
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/10Finger type piezoelectric elements

Landscapes

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink jet recording head which is not deformed with respect to bending displacement of a partition wall even when a thickness of a nozzle plate is reduced and has the superior ink ejection performance by preventing position shift of an ink ejection nozzle when the nozzle plate is bonded to a fluid passage member. SOLUTION: A plurality of partition walls 2 each made of a piezoelectric ceramic having a driving electrode 3 are juxtaposed. The nozzle plate 4 having the ink ejection nozzles 5 each made from an Ni-Co alloy or an Ni-Fe alloy is bonded to the top faces of the partitions 2 of fluid passage members 1 forming fluid passages 7 for the ink each provided between the respective two partitions 2, thereby forming the ink jet recording head.

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、微細なインク吐出
孔からインク滴を吐出して文字や画像を印刷する各種プ
リンターや記録計、あるいは捺染分野や窯業分野で文様
形成に用いられる印刷機等の記録装置に搭載されるイン
クジェット記録へッドに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to various printers and recorders for printing characters and images by ejecting ink droplets from fine ink ejection holes, and printing machines used for pattern formation in the printing and ceramic fields. The present invention relates to an ink jet recording head mounted on a recording apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、マルチメディアの浸透に伴い、イ
ンパクト方式の記録装置に代わって、インクジェットや
熱転写等を利用したノンインパクト方式の記録装置が開
発され、その利用範囲が各種産業分野及び一般家庭分野
において広まりつつある。かかるノンインパクト方式の
記録装置のなかでも、前記インクジェット方式を利用し
た記録装置は、多階調化やカラー化が容易で、ランニン
グコストが低いことから将来性が注目されている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the spread of multimedia, a non-impact type recording apparatus utilizing ink jet or thermal transfer has been developed in place of the impact type recording apparatus. It is spreading in the field. Among such non-impact type printing apparatuses, a printing apparatus using the ink-jet method has attracted attention for its future potential because it is easy to increase the number of gradations and colors and its running cost is low.

【0003】図3に記録装置に搭載されている従来のイ
ンクジェット記録へッドの一例を示すように、複数の隔
壁22を並設し、各隔壁22間をインクの流路27とし
て成り、各流路27の底部にはインク供給孔26を備え
た圧電セラミックスから成る流路部材21と、前記隔壁
22の両側面にそれぞれ形成された駆動用電極23と、
隔壁22の頂面に熱硬化性の接着剤やガラスにて接合さ
れ、名流路27と連通するインク吐出孔25を備えたノ
ズル板24とから成り、前記駆動用電極23に通電し、
隔壁22を「く」字状に屈曲変位させることにより、不
図示のインクタンクよりインク供給孔26を介して流路
27内の導入されたインクを加圧して前記インク吐出孔
25よりインク滴を吐出するようになっていた。なお、
図中28は駆動用電極23の引出線である。
FIG. 3 shows an example of a conventional ink jet recording head mounted on a recording apparatus, in which a plurality of partition walls 22 are arranged in parallel, and a space between the partition walls 22 is formed as an ink flow path 27. A flow path member 21 made of piezoelectric ceramics having an ink supply hole 26 at the bottom of the flow path 27; a driving electrode 23 formed on each of both side surfaces of the partition wall 22;
A nozzle plate 24 having an ink discharge hole 25 connected to the top surface of the partition wall 22 with a thermosetting adhesive or glass, and communicating with the name flow path 27;
By bending and displacing the partition wall 22 in a “く” shape, the ink introduced into the flow path 27 from the ink tank (not shown) via the ink supply hole 26 is pressurized, and the ink droplet is discharged from the ink discharge hole 25. It was intended to discharge. In addition,
In the figure, reference numeral 28 denotes a lead line of the driving electrode 23.

【0004】そして、従来、流路部材21を形成する圧
電セラミックスとしては、チタン酸ジルコン酸鉛等を主
成分とする圧電セラミックスが用いられており、隔壁2
2の頂面に接合するノズル板24は、熱硬化性の接着剤
やガラスにて接合する際に加える熱により剥離や変形し
ないようにするために、隔壁22を形成する圧電セラミ
ックスと同程度の熱膨張係数を有する材料にて形成する
ことが必要であり、隔壁22と同一の圧電セラミック
ス、あるいはマグネシア、ジルコニア、アルミナ等の絶
縁性セラミックスにより形成することが提案されている
(特開平6−234215号公報参照)。
Conventionally, as the piezoelectric ceramics forming the flow path member 21, a piezoelectric ceramic mainly containing lead zirconate titanate or the like has been used.
The nozzle plate 24 joined to the top surface of the second 2 is made of the same size as the piezoelectric ceramics forming the partition walls 22 so as not to be separated or deformed by the heat applied when joining with a thermosetting adhesive or glass. It is necessary to be formed of a material having a thermal expansion coefficient, and it has been proposed to be formed of the same piezoelectric ceramic as the partition wall 22 or an insulating ceramic such as magnesia, zirconia, and alumina.
(See JP-A-6-234215).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、圧電セラミ
ックスはヤング率が50GPa程度と小さいため、ノズ
ル板24を形成した場合、強度を確保しながら隔壁22
の屈曲変位に伴う変形を防ぐため、ノズル板24の厚み
を厚くせざるを得ず、ものによっては流路部材21と同
程度の厚み(例えば、500μm)が必要であった。その
結果、ノズル板24に備えるインク吐出孔25の長さが
長くなって流路内抵抗が増大するため、インク滴の吐出
速度や吐出量が低下するといった課題があった。しか
も、厚みの厚いノズル板24にインク吐出孔25を精度
良く穿孔することは非常に難しいものであった。
However, since the piezoelectric ceramics have a small Young's modulus of about 50 GPa, when the nozzle plate 24 is formed, the partition wall 22 is secured while maintaining the strength.
In order to prevent the deformation caused by the bending displacement of the nozzle plate 24, the thickness of the nozzle plate 24 had to be increased. As a result, the length of the ink discharge holes 25 provided in the nozzle plate 24 increases, and the resistance in the flow path increases. Therefore, there is a problem that the discharge speed and the discharge amount of the ink droplets decrease. Moreover, it is very difficult to accurately form the ink ejection holes 25 in the thick nozzle plate 24.

【0006】これに対し、マグネシア、ジルコニア、ア
ルミナ等の絶緑性セラミックスは、ヤング率が100G
Pa以上と十分な剛性を有することから、ノズル板24
の厚みを薄くすることができるものの、セラミックスの
厚みを薄くするには研削加工を施し、その表面を平滑に
仕上げるためにラップ加工を施す必要があるため、前記
研削加工やラップ加工が施されたノズル板24には歪み
が発生し、隔壁22の頂面が気密に接合できなかった
り、仮に隔壁22と気密に接合できたとしても、隔壁2
2の変形が阻害され、各インク吐出孔25から吐出され
るインク滴の吐出性能(吐出速度や吐出量)に悪影響を与
えるといった課題があった。
On the other hand, green ceramics such as magnesia, zirconia, and alumina have a Young's modulus of 100G.
Since it has a sufficient rigidity of Pa or more, the nozzle plate 24
Although it is possible to reduce the thickness of the ceramics, it is necessary to apply grinding to reduce the thickness of the ceramics, and to apply lapping to finish the surface smoothly, so that the grinding or lapping is applied. Even if the nozzle plate 24 is distorted and the top surface of the partition wall 22 cannot be air-tightly joined, or if the nozzle plate 24 can be air-tightly joined to the partition wall 22,
There is a problem in that the deformation of No. 2 is hindered and the ejection performance (ejection speed and ejection amount) of ink droplets ejected from each ink ejection hole 25 is adversely affected.

【0007】また、セラミックスからなるノズル板24
にインク吐出孔25を形成する場合、セラミック板の所
定位置に予めインク吐出孔25を穿設したあと、研削加
工及びラップ加工にて所定厚みに仕上げるのであるが、
前述したようにノズル板24には歪みがあるために、流
路部材21に接合する際に流路27の所定位置にインク
吐出孔25を配置することができず、酷い時には位置ず
れによってインク吐出孔25の一部が隔壁22によって
塞がれてしまうといった課題があった。
Further, a nozzle plate 24 made of ceramics is used.
When the ink discharge holes 25 are formed in the ceramic plate, the ink discharge holes 25 are formed at predetermined positions on the ceramic plate in advance, and then finished to a predetermined thickness by grinding and lapping.
As described above, since the nozzle plate 24 is distorted, the ink discharge holes 25 cannot be arranged at predetermined positions of the flow path 27 when the nozzle plate 24 is joined to the flow path member 21. There was a problem that a part of the hole 25 was closed by the partition wall 22.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記課
題に鑑み、圧電セラミックスからなる複数の隔壁を並設
し、各隔壁間をインクの流路として成る流路部材と、前
記隔壁の側面に形成された駆動用電極と、前記隔壁の頂
面に接合され、各流路と連通するインク吐出孔を備えた
ノズル板とから成り、前記駆動用電極に通電して隔壁を
屈曲変位させることにより、前記流路内のインクを加圧
して上記インク吐出孔からインク滴を吐出するインクジ
ェット記録へッドにおいて、前記ノズル板をNi−Co
系合金又はNi−Fe系合金により形成したことを特徴
とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems, the present invention has a plurality of partition walls made of piezoelectric ceramics arranged in parallel, a flow path member serving as an ink flow path between the partition walls, and a side surface of the partition walls. And a nozzle plate that is joined to the top surface of the partition wall and has an ink discharge hole that communicates with each flow path. The drive electrode is energized to bend and displace the partition wall. In the ink jet recording head that pressurizes the ink in the flow path and discharges the ink droplet from the ink discharge hole, the nozzle plate is made of Ni-Co.
It is characterized by being formed of a Ni-Fe-based alloy or a Ni-Fe-based alloy.

【0009】特に、ノズル板にNi−Fe系合金を用い
る場合、Niの含有量が35〜45重量%で、かつ残部
が実質的にFeからなるNi−Fe系合金、又はNiの
含有量が35〜45重量%、Tiの含有量が1〜3重量
%で、かつ残部が実質的にFeからなるNi−Fe系合
金を用いることが好ましい。
In particular, when a Ni—Fe alloy is used for the nozzle plate, the Ni content is 35 to 45% by weight, and the balance of the Ni—Fe alloy or the Ni content is substantially Fe. It is preferable to use a Ni-Fe alloy containing 35 to 45% by weight, a Ti content of 1 to 3% by weight, and the balance substantially consisting of Fe.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図1は本発明のインクジェット記録へッドの
一例を示す上部を破断した斜視図、図2(a)(b)は
本発明のインクジェット記録へッドの駆動原理を説明す
るための部分断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a perspective view of an example of an ink jet recording head according to the present invention in which an upper portion is cut away, and FIGS. 2A and 2B are partial cross-sectional views for explaining a driving principle of the ink jet recording head of the present invention. It is.

【0011】このインクジェット記録へッドは、複数の
隔壁2を並設し、各隔壁2間をインクの流路7として成
り、各流路7の底部にはインク供給孔6を備えた圧電セ
ラミックスから成る流路部材1と、前記隔壁2の頂面に
熱硬化性の接着剤やガラスにて接合され、各流路7と連
通するインク吐出孔5を備えたノズル板4とから成り、
前記隔壁2の両側面上半分には、その長手方向に沿って
駆動用電極3をそれぞれ形成してあり、各駆動用電極3
は、流路部材1の一方端側に敷設された引出線8を介し
て通電するようになっている。
In this ink jet recording head, a plurality of partition walls 2 are arranged in parallel, a space between each partition wall 2 is formed as an ink flow path 7, and a piezoelectric ceramic having an ink supply hole 6 at the bottom of each flow path 7. And a nozzle plate 4 having an ink discharge hole 5 connected to each flow path 7 and joined to a top surface of the partition 2 with a thermosetting adhesive or glass,
Driving electrodes 3 are formed on the upper half of both sides of the partition wall 2 along its longitudinal direction.
Are supplied with electricity through a lead wire 8 laid on one end side of the flow path member 1.

【0012】そして、このインクジェット記録へッドを
用いて記録媒体(不図示)へ印刷するには、顔料タイプ
の油性インク、水性染料インク、水性顔料インク、ある
いは紫外線硬化インク等のインクをインク供給孔6より
各流路7へ導入し、図2(a)に示すように、例えば駆
動用電極3b,3c及び駆動用電3h,3iにそれそれ正
極の電圧を、駆動用電極3a,3d,3g,3jに負極の
電圧を印加すると、隔壁2a及び隔壁2bが流路7a側
へ屈曲変位するとともに、隔壁2d,2eが流路7d側
へ屈曲変位するため、流路7a,7d内に充填されたイ
ンクを加圧して、インク吐出孔5よりインク滴を吐出す
るようになっている。
In order to print on a recording medium (not shown) using the ink jet recording head, an ink such as a pigment type oil-based ink, a water-based dye ink, a water-based pigment ink, or an ultraviolet curable ink is supplied. As shown in FIG. 2A, positive voltages are applied to the driving electrodes 3b, 3c and the driving electrodes 3h, 3i, respectively, and the driving electrodes 3a, 3d, When a negative voltage is applied to 3g and 3j, the partition walls 2a and 2b are bent and displaced toward the flow path 7a, and the partition walls 2d and 2e are bent and displaced toward the flow path 7d, thereby filling the flow paths 7a and 7d. The discharged ink is pressurized to discharge ink droplets from the ink discharge holes 5.

【0013】次に、各駆動用電極3a〜3d,3g〜3
jへの通電を遮断すると、屈曲変位していた隔壁2a,
2b,2d,2eが弾性作用によって元の形状に戻り、流
路7a,7d内が減圧される結果、インク供給孔6から
インクの導入が開始されることになり、さらに前述した
駆動用雷極3a〜3d,3g〜3jへ正負を逆転して電
圧を印加すると、図2(b)に示すように隔壁2a,2
bが流路7aに対して外側へ屈曲変位するとともに、隔
壁2d,2eがインク流路7dに対して外側へ屈曲変位
するため、流路7a,7d内がさらに減圧されてインク
が充填されることになる。そして、各駆動用電極3a〜
3d,3g〜3jへの通電を遮断すると、屈曲変位して
いた隔壁2a,2b,2d,2eが弾性作用によって元の
形状に戻り、次のインクの吐出段階に入るようになって
おり、これらの動作を順次繰り返すことでインク吐出孔
5からインク滴を連続的に吐出するようになっている。
Next, each of the driving electrodes 3a to 3d, 3g to 3
When the current to j is cut off, the partition walls 2a,
2b, 2d, and 2e return to their original shapes by the elastic action, and the pressure in the flow paths 7a and 7d is reduced. As a result, the introduction of ink from the ink supply holes 6 is started, and the above-described driving lightning pole When a voltage is applied to 3a to 3d and 3g to 3j with the polarity reversed, as shown in FIG.
Since b is displaced outwardly with respect to the flow path 7a and the partition walls 2d and 2e are displaced outwardly with respect to the ink flow path 7d, the pressure inside the flow paths 7a and 7d is further reduced and the ink is filled. Will be. Each of the driving electrodes 3a to
When the energization to 3d, 3g to 3j is cut off, the partition walls 2a, 2b, 2d, 2e that have been bent and displaced return to their original shapes due to the elastic action, and enter the next ink ejection stage. By sequentially repeating the above operations, ink droplets are continuously ejected from the ink ejection holes 5.

【0014】そして、前記流路部材1を形成する圧電セ
ラミックスには、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT系)を主
成分とする圧電セラミックス、マグネシウム二オブ酸鉛
(PMN系)を主成分とする圧電セラミックス、ニッケル
二オブ酸鉛(PNN系)を主成分とする圧電セラミック
ス、さらにはこれらの主成分を複合した圧電セラミック
スが用いられるのであるが、本発明は、これら圧電セラ
ミックスからなる隔壁2の頂面に接合するノズル板4
を、Ni―Co系合金又はNi−Fe系合金により形成
したことを特徴とする。
The piezoelectric ceramics forming the flow path member 1 include piezoelectric ceramics mainly composed of lead zirconate titanate (PZT type) and lead magnesium niobate.
Piezoelectric ceramics mainly composed of (PMN-based), piezoelectric ceramics mainly composed of lead nickel niobate (PNN-based), and furthermore, piezoelectric ceramics in which these main components are combined, are used. Nozzle plate 4 joined to the top surface of partition 2 made of these piezoelectric ceramics
Is formed of a Ni—Co alloy or a Ni—Fe alloy.

【0015】即ち、Ni−Co系合金又はNi−Fe系
合金は、150〜200GPa前後の高いヤング率を有
することから、ノズル板4の厚みを200μm以下、さ
らには100μm以下にまで薄くしても十分な強度を有
し、隔壁2の屈曲変位に対しても変形することがない。
しかも、ノズル板4の厚みを薄くできることからインク
吐出孔5の長さを短くできるため、流路内抵抗の増大を
抑え、インク滴の吐出速度や吐出量の低下を防ぐことが
できる。その為、本発明に係るインクジェット記録へッ
ドを用いれば、応答性良く情報に即した文字や画像を正
確かつ鮮明に印刷することができる。
That is, since the Ni—Co alloy or the Ni—Fe alloy has a high Young's modulus of about 150 to 200 GPa, even if the thickness of the nozzle plate 4 is reduced to 200 μm or less, and even to 100 μm or less. It has sufficient strength and does not deform even when the partition wall 2 is bent.
In addition, since the thickness of the nozzle plate 4 can be reduced, the length of the ink discharge hole 5 can be shortened. Therefore, an increase in resistance in the flow path can be suppressed, and a drop in the discharge speed and discharge amount of the ink droplet can be prevented. Therefore, the use of the ink jet recording head according to the present invention enables accurate and clear printing of characters and images according to information with good responsiveness.

【0016】また、ノズル板4をNi−Co系合金やN
i−Fe系合金で形成することで、ノズル板4の厚みを
薄くできるとともに、適度な強度を有することから、イ
ンク吐出孔5の形成が容易であり、例えば電鋳法を用い
ることにより高精度のインク吐出孔5を容易に穿孔する
ことができる。
The nozzle plate 4 is made of a Ni—Co alloy or N
By forming the nozzle plate 4 from an i-Fe alloy, the thickness of the nozzle plate 4 can be reduced, and the nozzle plate 4 has an appropriate strength. Therefore, the ink discharge holes 5 can be easily formed. Can easily be perforated.

【0017】さらに、Ni−Co系合金又はNi−Fe
系合金は、ノズル板4の厚みを薄くしても反りの発生が
なく、また熱膨張係数が、Ni−Co系合金にあっては
10〜12×10-7/℃、Ni−Fe系合金にあっては
2〜12×10-7/℃と、隔壁2を形成する圧電セラミ
ックスの熱膨張係数(1〜5×10-7/℃)と近似させ
ることができるため、隔壁2の頂面に熱硬化性の接着剤
やガラスにて接合する際に熱を加えても、熱膨張差に伴
う剥離を生じることなく確実に接合し、此処の流路7を
気密にシールすることができるとともに、ノズル板4に
歪みが発生しないため、インク吐出孔5を位置ずれなく
所定の位置に配置することができる。
Further, a Ni--Co alloy or Ni--Fe
The alloy does not warp even when the thickness of the nozzle plate 4 is reduced, and has a thermal expansion coefficient of 10 to 12 × 10 −7 / ° C. for a Ni—Co alloy. In this case, the top surface of the partition wall 2 can be approximated to 2 to 12 × 10 −7 / ° C., which is close to the coefficient of thermal expansion (1 to 5 × 10 −7 / ° C.) of the piezoelectric ceramic forming the partition wall 2. Even when heat is applied when bonding with a thermosetting adhesive or glass, the bonding can be reliably performed without causing separation due to a difference in thermal expansion, and the flow path 7 can be hermetically sealed. Since the nozzle plate 4 is not distorted, the ink ejection holes 5 can be arranged at predetermined positions without displacement.

【0018】その上、Ni−Co系合金やNi−Fe系
合金は、セラミックスに比べて材料費が安いため、イン
クジェット記録へッドを安価に製造することができる。
In addition, Ni-Co alloys and Ni-Fe alloys have lower material costs than ceramics, so that ink jet recording heads can be manufactured at low cost.

【0019】特に、ノズル板4をNi−Fe系合金によ
り形成する場合、Niの含有量が35〜45重量%で、
かつ残部が実質的にFeからなる組成を有するNi−F
e系合金を用いるか、あるいはNiの含有量が35〜4
5重量%、Tiの含有量が1〜3重量%で、かつ残部が
実質的にFeからなる組成を有するNi−Fe系合金を
用いれば、その熱膨張係数を、2〜5×10-7/℃とす
ることができるため、隔壁2を形成する圧電セラミック
スの熱膨張係数に極めて近似させることができ、隔壁2
との接合強度を高め、此処の流路7をそれぞれ気密にシ
ールすることができるとともに、インク吐出孔5の位置
ずれを防止し、所定の位置に配置することができ、好ま
しい。なお、「残部が実質的にFeからなる」とは、N
iやTiを除き、Fe以外の成分が3重量%以下である
ことを言う。
In particular, when the nozzle plate 4 is formed of a Ni—Fe alloy, the Ni content is 35 to 45% by weight.
Ni-F having a composition substantially consisting of Fe
Use an e-based alloy or have a Ni content of 35-4
If a Ni—Fe alloy having a composition of 5% by weight, a Ti content of 1 to 3% by weight, and the balance substantially consisting of Fe is used, the coefficient of thermal expansion is 2 to 5 × 10 −7. / ° C., the coefficient of thermal expansion of the piezoelectric ceramics forming the partition 2 can be made very close to that of the partition 2.
This is preferable because it is possible to increase the bonding strength between the ink jet holes 5 and airtightly seal the flow paths 7 here, prevent displacement of the ink discharge holes 5 and arrange them at predetermined positions. It should be noted that “the balance is substantially made of Fe” means that N
It means that components other than Fe except for i and Ti are 3% by weight or less.

【0020】次に、図1に示す本発明のインクジェット
記録へッドの製法について説明する。
Next, a method of manufacturing the ink jet recording head of the present invention shown in FIG. 1 will be described.

【0021】まず、前述した圧電セラミック板を用意
し、その厚み方向に分極処理したあと、圧電セラミック
板の一方の表面に、ダイシングソー等による研削加工や
ブラスト加工によって、複数の溝を等間隔に刻設する。
First, the above-described piezoelectric ceramic plate is prepared, polarized in the thickness direction, and a plurality of grooves are formed on one surface of the piezoelectric ceramic plate at equal intervals by grinding or blasting with a dicing saw or the like. Engrave.

【0022】具体的には、ダイシングソーにて溝加工を
行う場合、#1000〜#2000番手のダイヤモンド
砥粒を固着した回転刃を用い、加工速度を15mm/s
ec以下、好ましくは5mm/sec以下で研削すれば
良い。また、ブラスト加工にて溝加工を行う場合、溝を
形成する壁にかかる加工圧力が比較的小さいため、砂、
ガラス、セラミックス等の粒子を40GPa程度の圧力
で吹き付ければ良い。
Specifically, when a groove is formed by a dicing saw, a processing speed of 15 mm / s is used by using a rotary blade to which diamond abrasives of # 1000 to # 2000 are fixed.
ec or less, preferably 5 mm / sec or less. Also, when grooving is performed by blasting, since the processing pressure applied to the wall forming the groove is relatively small, sand,
Particles such as glass and ceramics may be sprayed at a pressure of about 40 GPa.

【0023】このようにして、前記溝をインクの流路7
とし、名流路7を仕切る壁を隔壁2として成る流路部材
1を形成する。なお、インク供給孔6は、溝の底部にレ
ーザー加工にて形成すれば良い。
In this manner, the groove is formed in the ink flow path 7.
Then, the flow path member 1 is formed, in which the wall that partitions the name flow path 7 is used as the partition wall 2. The ink supply holes 6 may be formed at the bottom of the groove by laser processing.

【0024】次に、流路部材1の必要箇所にマスキング
を施したあと、蒸着法、スパッタリング法、メッキ法等
の膜形成手段によって各隔壁2の両側面上半分に、その
長手方向に沿って駆動用電極3を、流路部材1の一方端
側に引出線8をそれそれ形成する。駆動用電極3及び引
出線8には、白金、金、パラジウム、口ジウム、二ッケ
ル、アルミニウム等の金属又は白金―金、パラジウム−
銀、白金―パラジウム等を主体とする合金を用いれば良
い。
Next, after masking the required portion of the flow path member 1, the upper half of each side wall of each partition 2 is formed along the longitudinal direction by a film forming means such as a vapor deposition method, a sputtering method, and a plating method. Lead wires 8 are formed on the drive electrode 3 at one end of the flow path member 1. Metal such as platinum, gold, palladium, copper, nickel, aluminum or platinum-gold, palladium-
An alloy mainly containing silver, platinum-palladium, or the like may be used.

【0025】一方、インク吐出孔5を備えたノズル板4
を形成するには、Ni−Co系合金やNi−Fe系合金
からなる金属板に、エッチング加工を施してインク吐出
孔5を形成するか、あるいは電鋳法によりインク吐出孔
5を備えたノズル板4を形成すれば良い。特に電鋳法を
用いれば、100μm以下の厚さに形成しても、ノズル
板4の平坦性を確保することが可能であり、エッチング
加工を用いた方法に比べて精度の高いインク吐出孔5を
形成することができるため好適である。
On the other hand, the nozzle plate 4 having the ink discharge holes 5
Can be formed by etching a metal plate made of a Ni—Co-based alloy or a Ni—Fe-based alloy to form the ink discharge holes 5, or a nozzle provided with the ink discharge holes 5 by electroforming. The plate 4 may be formed. In particular, if the electroforming method is used, the flatness of the nozzle plate 4 can be ensured even when the nozzle plate 4 is formed to a thickness of 100 μm or less. It is preferable because it can be formed.

【0026】そして、ノズル板4により流路部材1の流
路7を塞ぐべく、各隔壁2の頂面に、Ni−Co系合金
又はNi−Fe系合金からなるノズル板4を熱硬化性接
着剤やガラスにて接合することにより、図1に示すイン
クジェット記録へッドを得ることができる。
Then, the nozzle plate 4 made of a Ni—Co alloy or a Ni—Fe alloy is thermosettingly bonded to the top surface of each partition 2 so as to close the flow path 7 of the flow path member 1 with the nozzle plate 4. By joining with an agent or glass, the ink jet recording head shown in FIG. 1 can be obtained.

【0027】ところで、図1に示すインクジェット記録
へッドでは、隔壁2を構成する流路部材1の全体を圧電
セラミックスにて形成した例を示したが、隔壁2のみを
圧電セラミックスにより形成したものでも構わない。さ
らに、隔壁2は、対向する分極方向を持った2層の圧電
セラミック部材を接着等にて接合したものでも良く、特
に、このような隔壁2を備えたインクジェット記録へッ
ドは、駆動用電極3に電圧を印加した場合、隔壁2の接
合部を中心に、図1に示すインクジェット記録へッドよ
りも大きく「く」の字状に屈曲変位させることができる
ため、インク滴の吐出特性をより一層高めることができ
る。なお、このような効果を奏するためには、隔壁2の
側面全休に駆動用電極3を形成することが必要である。
また、本発明は実施形態に示したものだけに限定される
ものではなく、その要旨を超えない範囲で改良しても良
いことは言うまでもない。
In the ink jet recording head shown in FIG. 1, an example is shown in which the entire flow path member 1 constituting the partition 2 is formed of piezoelectric ceramics. However, only the partition 2 is formed of piezoelectric ceramics. But it doesn't matter. Further, the partition 2 may be formed by bonding two layers of piezoelectric ceramic members having opposing polarization directions by bonding or the like. In particular, an ink jet recording head having such a partition 2 is provided with a driving electrode. When a voltage is applied to the ink-jet recording head 3, the ink-jet recording head can be bent and displaced in a “C” shape larger than the ink-jet recording head shown in FIG. It can be even higher. In order to achieve such an effect, it is necessary to form the driving electrode 3 on all side surfaces of the partition 2.
Further, it is needless to say that the present invention is not limited to the embodiments described above, and may be improved without departing from the gist thereof.

【0028】[0028]

【実施例】図1に示す本発明のインクジェット記録へッ
ドと図3に示す従来のインクジェット記録へッドとを試
作し、製作性と隔壁2,22の変位特性、及び隔壁2,
22とインク吐出孔5,25の位置ズレについて調べる
実験を行った。
EXAMPLE An ink jet recording head of the present invention shown in FIG. 1 and a conventional ink jet recording head shown in FIG.
An experiment was conducted to examine the positional deviation between the ink ejection holes 22 and the ink ejection holes 5 and 25.

【0029】本実験にあたり、各インクジェット記録ヘ
ッドは、チタン酸ジルコン酸鉛を主成分とし、ヤング率
が50GPaである厚みが0.7mmの圧電セラミック
板を用意し、子めその厚み方向に分極処理したあと、ダ
イシングソーにて溝幅70μm、溝深さ400μm、ピ
ッチ141μmの溝加工を施すとともに、各溝の底部に
エキシマレーザーによって穴を穿孔することにより、複
数の構をインクの流路7,27とし、各流路7,27を
仕切る壁を隔壁2,22となし、流路7,27の底部に
インク供給孔6,26を備えた流路部材1,21を作製
した。
In this experiment, each ink jet recording head was prepared by preparing a 0.7 mm thick piezoelectric ceramic plate containing lead zirconate titanate as a main component and having a Young's modulus of 50 GPa, and performing polarization treatment in the thickness direction of the child. After that, grooves are formed with a dicing saw at a groove width of 70 μm, a groove depth of 400 μm, and a pitch of 141 μm, and holes are drilled at the bottom of each groove with an excimer laser to form a plurality of structures with the ink flow paths 7, The partition walls 2 and 22 were used to partition the flow paths 7 and 27, and flow path members 1 and 21 having ink supply holes 6 and 26 at the bottom of the flow paths 7 and 27 were produced.

【0030】次に、流路部材1,21にマスキングを施
し、隔壁2,22の両側面に、その長手方向に沿ってA
uからなる駆動用電極3,23を、流路部材1,21の
一方端面にAuからなる引出線8,28をスパッタリン
グ法により形成した。なお、隔壁2,22の側面に形成
する駆動用電極3,23は、流路7,27の深さ方向の
寸法が200μm、長手方向の寸法が10mmの帯状と
した。
Next, masking is applied to the flow path members 1 and 21, and A is formed on both side surfaces of the partition walls 2 and 22 along the longitudinal direction thereof.
The drive electrodes 3 and 23 made of u were formed on one end surfaces of the flow path members 1 and 21 by lead lines 8 and 28 made of Au by a sputtering method. The driving electrodes 3 and 23 formed on the side surfaces of the partition walls 2 and 22 were formed in a band shape in which the depths of the flow paths 7 and 27 were 200 μm and the length in the longitudinal direction was 10 mm.

【0031】しかる後、流路部材1の隔壁2の頂面に、
本発明品として、Ni−Co合金、Ni−Fe合金から
成り、厚みを異ならせたノズル板4をエポキシ系接着剤
にて接合し、図1に示すインクジェット記録へッドを製
作するとともに、流路部材21の隔壁22の頂面に、従
来品として、モリブデン(Mo)又はチタン酸ジルコン
酸鉛を主成分とする圧電セラミックス(PZT)から成
り、厚みを異ならせたノズル板24をエポキシ系接着剤
にて接合し、図3に示すインクジェット記録へッドをそ
れぞれ製作した。
Thereafter, on the top surface of the partition wall 2 of the flow path member 1,
As a product of the present invention, a nozzle plate 4 made of a Ni-Co alloy or a Ni-Fe alloy and having different thicknesses is joined with an epoxy-based adhesive to produce an ink jet recording head shown in FIG. Conventionally, a nozzle plate 24 made of piezoelectric ceramics (PZT) containing molybdenum (Mo) or lead zirconate titanate as a main component and having a different thickness is bonded to the top surface of the partition wall 22 of the road member 21 by epoxy bonding. Then, the ink jet recording heads shown in FIG. 3 were manufactured.

【0032】そして、インク吐出孔5,25の中心を通
り、流路7,27の長手方向に沿って流路部材1,21
を切断することにより、インク吐出孔5,25の中心と
隔壁2,22の中心のずれ量を測定し、次いで駆動用電
極3,23に通電し、切断部に露出する隔壁2,22を
屈曲変位させることにより、その変位量を測定した。
The flow path members 1, 21 pass through the centers of the ink discharge holes 5, 25 and extend along the longitudinal direction of the flow paths 7, 27.
To measure the amount of deviation between the centers of the ink ejection holes 5 and 25 and the centers of the partitions 2 and 22, and then energize the driving electrodes 3 and 23 to bend the partitions 2 and 22 exposed at the cut portions. The displacement was measured by displacement.

【0033】なお、駆動用電極3,23への駆動周波数
は正弦波120kHzとし、負極側の入力はカットした
状態で、正極側にのみ30Vの電圧を印加するように
し、このときの隔壁2,22の側面中央における変位量
をレーザ変位計にて測定した。
The driving frequency to the driving electrodes 3 and 23 is set to a sine wave of 120 kHz, and a voltage of 30 V is applied only to the positive electrode while the input of the negative electrode is cut off. The displacement amount at the center of the side surface of No. 22 was measured with a laser displacement meter.

【0034】結果は表1に示す通りである。The results are as shown in Table 1.

【0035】[0035]

【表1】 [Table 1]

【0036】この結果、表1より判るように、ノズル板
4をNi−Co系合金及びNi―Fe系合金で形成した
ものは、厚みが200μm以下と薄肉であるものの、隔
壁2の屈曲変位に対して変形するようなことがなく、隔
壁2の変位量が30nm以上と大きな変位量が得られ
た。しかも、熱膨張係数が流路部材1を形成する圧電セ
ラミックス(PZT)に近似しており、また、ノズル板
4の歪みが小さいため、エポキシ接着剤にて接合しても
インク吐出孔5の位置ずれが15μm以下と小さく、従
来品と比較して製作性、隔壁2の変位特性、及びインク
吐出孔5の位置ずれの点で優れていた。
As a result, as can be seen from Table 1, when the nozzle plate 4 was formed of a Ni—Co alloy or a Ni—Fe alloy, although the thickness was as thin as 200 μm or less, the bending displacement of the partition wall 2 was limited. On the other hand, there was no deformation, and the displacement of the partition 2 was as large as 30 nm or more. In addition, since the thermal expansion coefficient is close to that of the piezoelectric ceramic (PZT) forming the flow path member 1 and the distortion of the nozzle plate 4 is small, the position of the ink ejection hole 5 can be maintained even when the nozzle plate 4 is joined with an epoxy adhesive. The displacement was as small as 15 μm or less, and was superior in terms of manufacturability, displacement characteristics of the partition 2, and displacement of the ink ejection holes 5 as compared with the conventional product.

【0037】特に、ノズル板4を、Niの含有量が35
〜50重量%で、かつ残部が実質的にFeからなるNi
−Fe系合金及びNiの含有量が35〜50重量%、T
iの含有量が1〜3重量%で、かつ残部が実質的にFe
からなるNi−Fe系合金により形成したものは、流路
部材1を形成する圧電セラミックス(PZT)との熱膨
張差を極めて小さくすることができるため、エポキシ接
着剤にて接合した後のインク吐出孔5の位置ずれを12
μm未満とすることができ、特に優れていた。
In particular, when the nozzle plate 4 has a Ni content of 35,
About 50% by weight and the balance substantially consisting of Fe
-Fe-based alloy and Ni content is 35 to 50% by weight, T
i is 1 to 3% by weight, and the balance is substantially Fe
Since the thermal expansion difference between the piezoelectric ceramics (PZT) forming the flow path member 1 and the piezoelectric ceramics (PZT) forming the flow path member 1 is extremely small, the ink formed after joining with the epoxy adhesive can be used. 12 misalignment of hole 5
It could be less than μm, which was particularly excellent.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、圧電セ
ラミックスからなる複数の隔壁を並設し、各隔壁間をイ
ンクの流路として成る流路部材と、前記隔壁の側面に形
成された駆動用電極と、前記隔壁の頂面に接合され、各
流路と連通するインク吐出孔を備えたノズル板とから成
り、前記駆動用電極に通電して隔壁を屈曲変位させるこ
とにより、前記流路内のインクを加圧して上記インク吐
出孔から液滴として吐出するインクジェット記録へッド
において、前記ノズル板をNi−Co系合金又はNi−
Fe系合金により形成したことによって、ノズル板の厚
みを200μm以下と極めて薄くすることが可能となる
ため、インク吐出孔内の流路(追加:源通)抵抗を低減
でき、インク滴の吐出特性(吐出速度や吐出量)を向上さ
せることができる。また、ノズル板の厚みを薄肉として
も歪みが小さく、しかも隔壁を形成する圧電セラミック
スとの熱膨張差が小さいことから、ノズル板の接合時に
おいて、インク吐出孔の位置ずれを招くことがない。そ
の上、セラミックスと比べて材料費が安いため、インク
ジェット記録へッドを安価に製造することができる。
As described above, according to the present invention, a plurality of partition walls made of piezoelectric ceramics are juxtaposed, a flow path member serving as an ink flow path between each partition wall, and a side wall of the partition wall. A driving electrode and a nozzle plate joined to the top surface of the partition wall and having an ink ejection hole communicating with each flow path, by applying a current to the driving electrode to bend and displace the partition, In an ink jet recording head that pressurizes ink in a flow path and discharges the ink as a droplet from the ink discharge hole, the nozzle plate may be formed of a Ni-Co alloy or Ni-
Since the nozzle plate is made of an Fe-based alloy, the thickness of the nozzle plate can be extremely reduced to 200 μm or less, so that the resistance of the flow path (addition: source passage ) in the ink discharge hole can be reduced, and the discharge characteristics of the ink droplet can be reduced. (Discharge speed and discharge amount) can be improved. Further, even if the thickness of the nozzle plate is reduced, the distortion is small and the difference in thermal expansion between the nozzle plate and the piezoelectric ceramic forming the partition is small. In addition, since the material cost is lower than that of ceramics, the inkjet recording head can be manufactured at low cost.

【0039】特に、ノズル板4を、Niの含有量が35
〜50重量%で、かつ残部が実質的にFeからなるNi
−Fe系合金又はNiの含有量が35〜50重量%、T
iの含有量が1〜3重量%で、かつ残部が実質的にFe
からなるNi−Fe系合金により形成すれば、流路部材
を形成する圧電セラミックスとの熱膨張差を極めて小さ
くすることができるため、インク吐出孔の位置ずれが殆
どなく好ましい。
In particular, when the nozzle plate 4 has a Ni content of 35,
About 50% by weight and the balance substantially consisting of Fe
-Fe-based alloy or Ni content of 35 to 50% by weight, T
i is 1 to 3% by weight, and the balance is substantially Fe
Since the thermal expansion difference between the piezoelectric ceramics forming the flow path member and the piezoelectric ceramics can be extremely reduced, it is preferable that the ink discharge holes are formed with little displacement.

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

【図1】本発明に係るインクジェット記録へッドの―部
を破断した斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view of an inkjet recording head according to the present invention, in which a-portion is cut away.

【図2】(a)(b)は本発明のインクジェット記録へ
ッドの駆動原理を説明するための部分断面図である。
FIGS. 2A and 2B are partial cross-sectional views for explaining the driving principle of an ink jet recording head according to the present invention.

【図3】従来のインクジェット記録ヘッドの一部を破断
した斜視図である。
FIG. 3 is a partially cutaway perspective view of a conventional inkjet recording head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,21:流路部材 2,22:隔壁 3,23:駆動
用電極 4,24:ノズル板 5,25:インク吐出孔 6,2
6:インク供給孔 7,27:流路 8,28:引出線
1, 21: flow path member 2, 22: partition wall 3, 23: driving electrode 4, 24: nozzle plate 5, 25: ink ejection hole 6, 2
6: Ink supply hole 7, 27: Channel 8, 28: Lead line

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】圧電セラミックスからなる複数の隔壁を並
設し、各隔壁間をインクの流路として成る流路部材と、
前記隔壁の側面に形成された駆動用電極と、前記隔壁の
頂面に接合され、各流路と連通するインク吐出孔を備え
たノズル板とから成り、前記駆動用電極に通電して隔壁
を屈曲変位させることにより、前記流路内のインクを加
圧して上記インク吐出孔からインク滴を吐出するインク
ジェット記録へッドにおいて、前記ノズル板を、Ni−C
o系合金、又はNi−Fe系合金により形成したことを
特微とするインクジェット記録へッド。
1. A flow path member comprising a plurality of partition walls made of piezoelectric ceramics arranged side by side, and an ink flow path between the partition walls.
A drive electrode formed on the side surface of the partition wall, and a nozzle plate joined to the top surface of the partition wall and having an ink ejection hole communicating with each flow path, and the partition wall is formed by supplying electricity to the drive electrode. In an ink jet recording head that pressurizes ink in the flow path and discharges ink droplets from the ink discharge holes by bending and displacing, the nozzle plate is made of Ni-C
An ink jet recording head characterized by being formed of an o-based alloy or a Ni-Fe-based alloy.
【請求項2】上記Ni−Fe系合金を形成するNiの含
有量が35〜45重量%で、かつ残部が実質的にFeか
らなることを特徴とする請求項1に記載のインクジェッ
ト記録ヘッド。
2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the content of Ni forming the Ni-Fe alloy is 35 to 45% by weight, and the balance substantially consists of Fe.
【請求項3】上記Ni−Fe系合金を形成するNiの含
有量が35〜45重量%、Tiの含有量が1〜3重量%
で、かつ残部が実質的にFeからなることを特徴とする
請求項1に記載のインクジェット記録ヘッド。
3. The Ni-Fe alloy has a Ni content of 35 to 45% by weight and a Ti content of 1 to 3% by weight.
2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the balance is substantially made of Fe.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101415561A (en) * 2006-04-03 2009-04-22 Xaar科技有限公司 Droplet deposition apparatus
JP2011062867A (en) * 2009-09-16 2011-03-31 Toshiba Tec Corp Inkjet head
JP2015196344A (en) * 2014-04-02 2015-11-09 株式会社東芝 Ink jet printer head
JP2015196345A (en) * 2014-04-02 2015-11-09 株式会社東芝 Ink jet printer head

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101415561A (en) * 2006-04-03 2009-04-22 Xaar科技有限公司 Droplet deposition apparatus
JP2009532237A (en) * 2006-04-03 2009-09-10 ザール テクノロジー リミテッド Droplet deposition device
JP2013047008A (en) * 2006-04-03 2013-03-07 Xaar Technology Ltd Droplet injection device
JP2013049274A (en) * 2006-04-03 2013-03-14 Xaar Technology Ltd Droplet ejection apparatus
US8523332B2 (en) 2006-04-03 2013-09-03 Xaar Technology Limited Droplet deposition apparatus
CN103522760A (en) * 2006-04-03 2014-01-22 Xaar科技有限公司 Droplet deposition apparatus
JP2015077801A (en) * 2006-04-03 2015-04-23 ザール テクノロジー リミテッド Droplet ejection apparatus
JP2015166176A (en) * 2006-04-03 2015-09-24 ザール テクノロジー リミテッド Droplet injection device
EP2007584B2 (en) 2006-04-03 2016-04-27 Xaar Technology Limited Droplet deposition apparatus
JP2011062867A (en) * 2009-09-16 2011-03-31 Toshiba Tec Corp Inkjet head
JP2015196344A (en) * 2014-04-02 2015-11-09 株式会社東芝 Ink jet printer head
JP2015196345A (en) * 2014-04-02 2015-11-09 株式会社東芝 Ink jet printer head

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