JP3211508B2 - Ink jet head and method of manufacturing the same - Google Patents

Ink jet head and method of manufacturing the same

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JP3211508B2
JP3211508B2 JP22735193A JP22735193A JP3211508B2 JP 3211508 B2 JP3211508 B2 JP 3211508B2 JP 22735193 A JP22735193 A JP 22735193A JP 22735193 A JP22735193 A JP 22735193A JP 3211508 B2 JP3211508 B2 JP 3211508B2
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ink
flow path
plate
ink flow
resin
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    • 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

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

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットヘッド
及びその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet head and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ドロップオンデマンド方式のイン
クジェットヘッドとして、例えば、インク吐出エネルギ
ー発生素子としての圧電セラミックスの変形によってイ
ンク流路の容積を変化させることにより、その容積減少
時にインク流路内のインクをノズルから液滴として噴射
し、容積増大時にインク導入口から溝内にインクを導入
するようにしたものがある。そして、所要の印字データ
に従って所要の位置のインクジェットヘッドからインク
滴を噴射させることにより、インクジェットヘッドと対
向する紙面上等に所望する文字や画像を形成するもので
ある。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a drop-on-demand type ink jet head, for example, the volume of an ink flow path is changed by deformation of a piezoelectric ceramic as an ink ejection energy generating element, so that when the volume decreases, the ink flow in the ink flow path is reduced. In some cases, ink is ejected from a nozzle as droplets, and ink is introduced from an ink inlet into a groove when the volume is increased. Then, desired characters and images are formed on a paper surface or the like facing the inkjet head by ejecting ink droplets from the inkjet head at a required position in accordance with required print data.

【0003】この種のインクジェットヘッドとしては、
例えば特開昭63−247051号公報、特開昭63−
252750号公報及び特開平2−150355号公報
に記載されているものがある。かかる従来例を図面を参
照して説明する。
[0003] As this kind of ink jet head,
For example, JP-A-63-247051 and JP-A-63-27051
There are those described in JP-A-252750 and JP-A-2-150355. Such a conventional example will be described with reference to the drawings.

【0004】図6に示すように、インクジェットヘッド
1は、圧電セラミックスプレート2とカバープレート3
とノズルプレート31と基板41とから構成されてい
る。
As shown in FIG. 6, an ink jet head 1 includes a piezoelectric ceramic plate 2 and a cover plate 3.
, A nozzle plate 31 and a substrate 41.

【0005】そして、その圧電セラミックスプレート2
には、複数の溝8が形成されている。また、その溝8の
側面となる側壁11は矢印5の方向に分極されている。
それら溝8は同じ深さであり、かつ平行である。それら
溝8の深さは圧電セラミックスプレート2の一端面15
に近づくにつれて徐々に浅くなっており、一端面15付
近には浅溝16が形成されている。そして、溝8の内面
には、その両側面の上半分に金属電極13がスパッタリ
ング等によって形成されている。また、浅溝16の内面
には、その側面及び底面に金属電極9がスパッタリング
等によって形成されている。これにより、溝8の両側面
に形成された金属電極13は浅溝16に形成された金属
電極9によって電気的に接続されている。
The piezoelectric ceramic plate 2
Has a plurality of grooves 8 formed therein. The side wall 11 serving as the side surface of the groove 8 is polarized in the direction of the arrow 5.
The grooves 8 are of the same depth and are parallel. The depth of the grooves 8 is determined by the one end face 15 of the piezoelectric ceramic plate 2.
The shallow groove 16 is formed in the vicinity of the one end face 15. On the inner surface of the groove 8, metal electrodes 13 are formed on the upper halves of both sides by sputtering or the like. On the inner surface of the shallow groove 16, a metal electrode 9 is formed on the side and bottom surfaces thereof by sputtering or the like. Thus, the metal electrodes 13 formed on both side surfaces of the groove 8 are electrically connected by the metal electrodes 9 formed in the shallow groove 16.

【0006】次に、カバープレート3は、ガラス材料、
セラミックス材料または樹脂材料等から形成されてい
る。そして、カバープレート3には、研削または切削加
工等によって、インク導入口21及びマニホールド22
が形成されている。そして、圧電セラミックスプレート
2の溝8加工側の面とカバープレート3のマニホールド
22加工側の面とがエポキシ系接着剤等によって接着さ
れる。従って、インクジェットヘッド1には、溝8の上
面が覆われて横方向に互いに間隔を有する複数のインク
流路12(図7)が構成される。そのインク流路12は
長方形断面の細長い形状であり、全てのインク流路12
内には、インクが充填される。
Next, the cover plate 3 is made of a glass material,
It is formed from a ceramic material or a resin material. The cover plate 3 is provided with an ink inlet 21 and a manifold 22 by grinding or cutting.
Are formed. Then, the surface of the piezoelectric ceramic plate 2 on the processing side of the groove 8 and the surface of the cover plate 3 on the processing side of the manifold 22 are bonded with an epoxy-based adhesive or the like. Accordingly, a plurality of ink flow paths 12 (FIG. 7) are formed in the inkjet head 1 so as to cover the upper surface of the groove 8 and have a space therebetween in the horizontal direction. The ink flow path 12 has an elongated shape with a rectangular cross section.
The inside is filled with ink.

【0007】そして、圧電セラミックスプレート2の溝
8の加工側に対して反対側の面には、基板41が、エポ
キシ系接着剤等によって接着されている。その基板41
には各インク流路12の位置に対応した位置に導電層の
パターン42が形成されている。その導電層のパターン
42と浅溝16の底面の金属電極9とは、周知のワイヤ
ボンディングによって導線43で接続されている。
[0007] A substrate 41 is bonded to the surface of the piezoelectric ceramic plate 2 opposite to the processing side of the groove 8 with an epoxy-based adhesive or the like. The substrate 41
The conductive layer pattern 42 is formed at a position corresponding to the position of each ink flow path 12. The conductive layer pattern 42 and the metal electrode 9 on the bottom surface of the shallow groove 16 are connected by a conductive wire 43 by well-known wire bonding.

【0008】さらに、圧電セラミックスプレート2及び
カバープレート3の端面4に、各インク流路12の位置
に対応した位置にノズル32が設けられたノズルプレー
ト31が接着されている。このノズルプレート31は、
ポリアルキレン(例えばエチレン)テレフタレート、ポ
リイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、
ポリエーテルスルホン、ポリカーボネイト、酢酸セルロ
ース等の樹脂材料のシートにレーザ加工などによる穴開
け加工によってノズル32が形成されている。この従来
のインクジェットヘッド1のノズルプレート31近傍の
断面図は図7に示すようになる。
Further, a nozzle plate 31 having nozzles 32 provided at positions corresponding to the positions of the ink flow paths 12 is bonded to the end faces 4 of the piezoelectric ceramic plate 2 and the cover plate 3. This nozzle plate 31
Polyalkylene (eg, ethylene) terephthalate, polyimide, polyetherimide, polyetherketone,
The nozzle 32 is formed by punching a sheet of a resin material such as polyether sulfone, polycarbonate, or cellulose acetate by laser processing or the like. FIG. 7 is a sectional view showing the vicinity of the nozzle plate 31 of the conventional ink jet head 1.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たインクジェットヘッド1では、図7に示すように、ノ
ズルプレート31とカバープレート3或は圧電セラミッ
クスプレート2とにより、インク流路12のノズルプレ
ート31側は、矩形状7となっているので、インク流路
12内に侵入したエアーが前記矩形状7の部分にトラッ
プされ、ノズル32からエアーが抜けず、インクの噴射
が不良となり、印字品質が低下するという問題があっ
た。
However, in the above-described ink-jet head 1, as shown in FIG. 7, the nozzle plate 31 and the cover plate 3 or the piezoelectric ceramic plate 2 form the ink flow path 12 on the nozzle plate 31 side. Has a rectangular shape 7, so that air that has entered the ink flow path 12 is trapped in the rectangular shape 7 portion, air does not escape from the nozzles 32, ink ejection is poor, and print quality is reduced. There was a problem of doing.

【0010】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、印字品質に優れたインクジェッ
トヘッド及びその製造方法を提供することを目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide an ink jet head having excellent print quality and a method of manufacturing the same.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の請求項1では、インク吐出口が形成されるノ
ズルプレートと、前記ノズルプレートのインク吐出口に
連通するインク流路が形成され、そのインク流路内にイ
ンクに噴射エネルギを与える電極を備えたアクチュエー
タ部とを有するインクジェットヘッドにおいて、前記イ
ンク流路内の前記電極をインクから保護するため、その
インク流路内に前記電極を覆って樹層層を形成し、前記
インク流路と前記ノズルプレートとがなす矩形状の部分
に、前記樹脂層と一体に連続したテーパ状の樹脂層を形
成したことを特徴とする。
Means for Solving the Problems] According to claim 1 of the present invention in order to achieve this object, a nozzle plate ink discharge port is formed, an ink flow path communicating with Lee ink discharge port of the nozzle plate Formed in the ink flow path.
In the inkjet head having an actuator portion provided with an electrode to give an injection energy to ink, the Lee
To protect the electrodes in the ink channel from ink.
A resin layer was formed to cover the electrode in the ink flow path, and a tapered resin layer integrally formed with the resin layer was formed in a rectangular portion formed by the ink flow path and the nozzle plate. It is characterized by the following.

【0012】請求項2では、インク吐出口が形成される
ノズルプレートと、前記ノズルプレートのインク吐出口
に連通するインク流路が形成されたアクチュエータ部と
を有するインクジェットヘッドの製造方法において、前
記インク流路内に樹脂を供給する工程と、前記ノズルプ
レートとなる前記インク吐出口が設けられていないプレ
ートを、前記アクチュエータ部に接着する工程と、前記
アクチュエータ部及び前記プレートを加熱し、前記イン
ク流路内の前記樹脂を前記プレート側に堆積させる工程
と、前記プレートにインク吐出口を形成する工程とから
なることを特徴とする。
[0012] In claim 2, the nozzle plate ink discharge port is formed, in the manufacturing method of the ink-jet head having an actuator unit for an ink flow path is formed that communicates with the Lee ink ejection port of the nozzle plates, A step of supplying a resin into the ink flow path, a step of bonding a plate not provided with the ink discharge ports serving as the nozzle plate to the actuator section, and heating the actuator section and the plate; The method is characterized by comprising a step of depositing the resin in the ink flow path on the plate side and a step of forming an ink discharge port in the plate.

【0013】請求項3では、インク吐出口が形成された
ノズルプレートと、前記ノズルプレートのインク吐出口
に連通するインク流路が形成され、そのインク流路内に
インクに噴射エネルギを与える電極を備えたアクチュエ
ータ部とを有するインクジェットヘッドの製造方法にお
いて、前記インク流路内の前記電極をインクから保護す
るため、そのインク流路内に前記電極を覆う樹脂を供給
する工程と、前記ノズルプレートを前記アクチュエータ
部に接着する工程と、前記アクチュエータ部及び前記ノ
ズルプレートを加熱し、前記インク流路内の前記樹脂を
流動させ、前記ノズルプレート側に堆積させる工程と、
前記ノズルプレートの前記インク吐出口内の樹脂を除去
して、前記インク吐出口と前記インク流路とを連通する
工程とからなることを特徴とする。
[0013] According to claim 3, the nozzle plate ink discharge port is formed, an ink flow path communicating with Lee ink discharge port of the nozzle plates are formed on the ink flow path
A method of manufacturing an ink jet head having an actuator section having an electrode for applying ejection energy to ink, wherein the electrode in the ink flow path is protected from ink.
Supplying a resin covering the electrodes into the ink flow path , bonding the nozzle plate to the actuator section, heating the actuator section and the nozzle plate, The resin
Flowing and depositing on the nozzle plate side;
Removing the resin in the ink discharge ports of the nozzle plate to communicate the ink discharge ports with the ink flow paths.

【0014】[0014]

【作用】上記の構成を有する本発明の請求項1のインク
ジェットヘッドでは、アクチュエータ部のノズルプレー
トとがなす矩形状の部分に、電極を保護する樹脂層と一
体のテーパ状の樹脂層が形成されるので、インク流路内
にエアーが侵入しても容易にエアーが排出される。
According to the ink jet head of the present invention having the above-described structure, a rectangular portion formed by the nozzle plate of the actuator portion is provided with a resin layer for protecting the electrode.
Since the tapered resin layer of the body is formed, even if air enters the ink flow path, the air is easily discharged.

【0015】請求項2のインクジェットヘッドの製造方
法では、前記ノズルプレートとなる前記インク吐出口が
設けられていないプレートが、前記アクチュエータ部に
接着され、前記アクチュエータ部及び前記プレートが加
熱され、前記インク流路内に供給された樹脂が、前記プ
レート側に堆積され、前記インク吐出口と前記インク流
路との連通面が前記樹脂により曲面にされる。そして、
前記プレートにインク吐出口が形成される。
In the method of manufacturing an ink jet head according to the present invention, a plate which is not provided with the ink discharge ports serving as the nozzle plate is adhered to the actuator section, the actuator section and the plate are heated, and the ink plate is heated. Resin supplied into the flow path is deposited on the plate side, and a communication surface between the ink discharge port and the ink flow path is curved by the resin. And
An ink ejection port is formed in the plate.

【0016】また、請求項3のインクジェットヘッドの
製造方法では、前記ノズルプレートが前記アクチュエー
タ部に接着され、前記アクチュエータ部及び前記ノズル
プレートが加熱されて、前記インク流路内の電極を保護
するための樹脂が流動し前記ノズルプレート側に堆積さ
れ、前記インク吐出口と前記インク流路との連通面が前
記樹脂により曲面にされる。そして、前記ノズルプレー
トの前記インク吐出口内の樹脂が除去されて、前記イン
ク吐出口と前記インク流路とが連通される。
According to a third aspect of the present invention, the nozzle plate is bonded to the actuator section, and the actuator section and the nozzle plate are heated to protect the electrodes in the ink flow path.
The flow of the resin is carried out and deposited on the nozzle plate side, and the communication surface between the ink discharge port and the ink flow path is curved by the resin. Then, the resin in the ink discharge port of the nozzle plate is removed, and the ink discharge port and the ink flow path are communicated.

【0017】[0017]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。なお都合上、従来例と同一部位、及び均等部位に
は同一符号をつけ、その説明を省略する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. For convenience, the same parts and equivalent parts as in the conventional example are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0018】本実施例のインクジェットヘッドは、従来
と同様に、圧電セラミックスプレート2(図6)とカバ
ープレート3(図6)とノズルプレート31(図6)と
基板41(図6)とから構成されている。圧電セラミッ
クスプレート2には、側壁11(図6)によって隔てら
れた複数の溝8(図6)が形成されており、それら側壁
11は図6に示す矢印5の方向に分極されている。そし
て、溝8の両側面の上半分に形成された金属電極13
(図6)は浅溝16(図6)に形成された金属電極9
(図6)によって電気的に接続される。
The ink jet head of this embodiment comprises a piezoelectric ceramic plate 2 (FIG. 6), a cover plate 3 (FIG. 6), a nozzle plate 31 (FIG. 6), and a substrate 41 (FIG. 6) as in the prior art. Have been. A plurality of grooves 8 (FIG. 6) separated by side walls 11 (FIG. 6) are formed in the piezoelectric ceramic plate 2, and these side walls 11 are polarized in the direction of arrow 5 shown in FIG. The metal electrodes 13 formed on the upper half of both sides of the groove 8
(FIG. 6) shows the metal electrode 9 formed in the shallow groove 16 (FIG. 6).
(FIG. 6).

【0019】そして、圧電セラミックスプレート2の溝
8加工側の面とカバープレート3のマニホールド22加
工側の面とが接着されて、図1に示すように、複数のイ
ンク流路12が構成されている。
Then, the surface of the piezoelectric ceramic plate 2 on the processing side of the groove 8 and the surface of the cover plate 3 on the processing side of the manifold 22 are adhered to form a plurality of ink flow paths 12 as shown in FIG. I have.

【0020】圧電セラミックスプレート2及びカバープ
レート3の端面4(図6)に、各インク流路12の位置
に対応した位置にノズル32が設けられたノズルプレー
ト31が接着されている。
A nozzle plate 31 provided with a nozzle 32 at a position corresponding to the position of each ink flow path 12 is adhered to the end surface 4 (FIG. 6) of the piezoelectric ceramic plate 2 and the cover plate 3.

【0021】ここで、圧電セラミックスプレート2の製
造方法を説明する。
Here, a method of manufacturing the piezoelectric ceramic plate 2 will be described.

【0022】圧電セラミックス粉末をシート成形法によ
り圧電セラミックスのシートを成形、焼結し、圧電セラ
ミックス焼結体を得る。次に、その圧電セラミックス焼
結体に分極処理を施し、圧電セラミックス素子が形成さ
れる。そして、その圧電セラミックス素子には、薄い円
板状のダイヤモンドブレードにより切削加工されて溝8
が形成され、またスパッタリング等によって金属電極1
3,9が形成される。このようにして、圧電セラミック
スプレート2が形成される。
A piezoelectric ceramic sheet is formed from the piezoelectric ceramic powder by a sheet forming method and sintered to obtain a piezoelectric ceramic sintered body. Next, a polarization process is performed on the piezoelectric ceramic sintered body to form a piezoelectric ceramic element. The piezoelectric ceramic element is cut by a thin disk-shaped diamond blade to form a groove 8.
Is formed, and the metal electrode 1 is formed by sputtering or the like.
3, 9 are formed. Thus, the piezoelectric ceramic plate 2 is formed.

【0023】次に、この圧電セラミックスプレート2
に、スピンコート法により、金属電極13、9をインク
から保護するためのエポキシ樹脂(エポキシテクノロジ
ー社製エポテック377、粘度500cps)の膜を成
膜する。
Next, the piezoelectric ceramic plate 2
Then, a film of an epoxy resin (Epotech 377, manufactured by Epoxy Technology Co., Ltd., viscosity: 500 cps) for protecting the metal electrodes 13 and 9 from ink is formed by spin coating.

【0024】まず、図2に示すように圧電セラミックス
プレート2の中心をワークを設置する回転テーブル71
の回転中心から100mmの位置に設置する。この時、
圧電セラミックスプレート2の端面4が、回転テーブル
71の中心から外側を向くように配置する。そして、回
転テーブル71を500rpmの回転速度で回転しなが
ら圧電セラミックスプレート2上に1cc/秒の滴下速
度で薬液供給ノズル70からエポキシ樹脂72を滴下す
る。その後、150rpm/秒の加速度で回転速度を上
昇させ、2000rpmで10秒間保持し、圧電セラミ
ックスプレート2上面及び溝8の内面に存在する余剰の
エポキシ樹脂を除去し、適度なエポキシ樹脂量を溝8内
に残留させる。樹脂の粘度、回転中心からの距離、回転
加速度、最高回転速度を適当に選定することにより、残
留する樹脂量を容易に制御することができる。
First, as shown in FIG. 2, the center of the piezoelectric ceramic plate 2 is set on a rotary table 71 on which a work is set.
It is installed at a position 100 mm from the center of rotation. At this time,
The end surface 4 of the piezoelectric ceramic plate 2 is arranged so as to face outward from the center of the turntable 71. Then, the epoxy resin 72 is dropped from the chemical solution supply nozzle 70 onto the piezoelectric ceramic plate 2 at a dropping rate of 1 cc / sec while rotating the rotary table 71 at a rotation speed of 500 rpm. After that, the rotation speed is increased at an acceleration of 150 rpm / sec, and the rotation speed is maintained at 2000 rpm for 10 seconds. Leave in. By appropriately selecting the viscosity of the resin, the distance from the rotation center, the rotational acceleration, and the maximum rotational speed, the amount of the residual resin can be easily controlled.

【0025】なお、樹脂はエポキシ樹脂のほか、フェノ
ール樹脂、フェノキシ樹脂などを使用することができる
が、耐インク性からエポキシ樹脂がより好ましい。
In addition to the epoxy resin, a phenol resin, a phenoxy resin and the like can be used as the resin, but an epoxy resin is more preferable from the viewpoint of ink resistance.

【0026】次に、研削及び切削加工によってインク導
入口21(図6参照)及びマニホールド22(図6参
照)が形成されているアルミナセラミックス製のカバー
プレート3のマニホールド22加工側の面に、圧電セラ
ミックスプレート2の溝8加工側の面を仮接着する。
Next, the surface of the alumina ceramics cover plate 3 on which the ink inlet 21 (see FIG. 6) and the manifold 22 (see FIG. 6) are formed by grinding and cutting, is provided with a piezoelectric material. The surface of the ceramic plate 2 on the processing side of the groove 8 is temporarily bonded.

【0027】ここで、カバープレート3はアルミナセラ
ミックスのほか、ジルコニアセラミックス、圧電セラミ
ックスなどのセラミックス材料、ガラス材料、樹脂材料
でも良い。
Here, the cover plate 3 may be made of a ceramic material such as zirconia ceramics or piezoelectric ceramics, a glass material, or a resin material, in addition to alumina ceramics.

【0028】そして、圧電セラミックスプレート2及び
カバープレート3の端面4(図6参照)に、ノズルプレ
ート31となるポリイミド製のフィルムを設置する。
Then, a polyimide film serving as the nozzle plate 31 is set on the end faces 4 (see FIG. 6) of the piezoelectric ceramic plate 2 and the cover plate 3.

【0029】そして、この圧電セラミックスプレート
2、カバープレート3及びポリイミド製のフィルムが仮
的に接着された状態のものを、ポリイミド製のフィルム
を下側にして加熱オーブン内に仮接着する。
Then, the piezoelectric ceramic plate 2, the cover plate 3, and the polyimide film in a state of being temporarily bonded are temporarily bonded in a heating oven with the polyimide film on the lower side.

【0030】そして、150℃まで加熱し、60分間保
持する。これにより、圧電セラミックスプレート2、カ
バープレート3及びノズルプレート31となるポリイミ
ド製のフィルムが強固に接着されると共に、溝8に残留
していたエポキシ樹脂は加熱の初期段階で一旦粘度が低
下するため、重力によりポリイミド製のフィルム側に、
表面張力により球面状に堆積し、加熱の終期段階で完全
に硬化する。
Then, it is heated to 150 ° C. and kept for 60 minutes. As a result, the piezoelectric ceramic plate 2, the cover plate 3, and the polyimide film serving as the nozzle plate 31 are firmly adhered to each other, and the viscosity of the epoxy resin remaining in the groove 8 temporarily decreases in the initial stage of heating. On the polyimide film side by gravity,
It deposits in a spherical shape due to surface tension and is completely cured at the end of heating.

【0031】次いで、ノズルプレート31となるポリイ
ミド製のフィルムの各インク流路12の位置に対応した
位置にノズル32をエキシマレーザ等により形成する。
Next, nozzles 32 are formed by excimer laser or the like at positions corresponding to the positions of the respective ink flow paths 12 on the polyimide film to be the nozzle plate 31.

【0032】これにより、図1に示すような、ノズル3
2とインク流路12との境界にテーパ状の樹脂層73が
形成されたインクジェットヘッドが形成される。
As a result, as shown in FIG.
An ink jet head is formed in which a tapered resin layer 73 is formed at the boundary between the ink flow path 2 and the ink flow path 12.

【0033】なお、ノズルプレート31は、ポリイミド
のほか、液晶ポリマー、ポリアセタール、ポリフェニレ
ンサルファイド、ポリフェニルサルホン、ポリフタルア
ミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルイミ
ド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリ
カーボネイト、酢酸セルロース等の樹脂材料でもよい。
また、フィルム状のプレートのみならず、射出成形によ
り作製したものを利用することができる。
The nozzle plate 31 is made of liquid crystal polymer, polyacetal, polyphenylene sulfide, polyphenylsulfone, polyphthalamide, polyethylene terephthalate, polyetherimide, polyether ketone, polyether sulfone, polycarbonate, cellulose acetate, in addition to polyimide. And the like.
In addition, not only a film-shaped plate but also a plate manufactured by injection molding can be used.

【0034】そして、圧電セラミックスプレート2の溝
8の加工側に対して反対側の面には、基板41(図6参
照)が、エポキシ系接着剤等によって接着されている。
その基板41には各インク流路12の位置に対応した位
置に導電層のパターン42(図6参照)が形成されてい
る。その導電層のパターン42と浅溝16の底面の金属
電極9とは、ワイヤボンディングによって導線43(図
6参照)で接続されている。
A substrate 41 (see FIG. 6) is bonded to the surface of the piezoelectric ceramic plate 2 opposite to the processing side of the groove 8 with an epoxy-based adhesive or the like.
On the substrate 41, a conductive layer pattern 42 (see FIG. 6) is formed at a position corresponding to the position of each ink flow path 12. The conductive layer pattern 42 and the metal electrode 9 on the bottom surface of the shallow groove 16 are connected by a wire 43 (see FIG. 6) by wire bonding.

【0035】次に、制御部のブロック図を示す図3によ
って、制御部の構成を説明する。基板41に形成された
導電層のパターン42は各々個々にLSIチップ51に
接続されている。また、クロックライン52、データラ
イン53、電圧ライン54及びアースライン55もLS
Iチップ51に接続されている。LSIチップ51は、
クロックライン52から供給される連続したクロックパ
ルスに基づいて、データライン53上に現れるデータに
応じて、どのノズル32からインク液滴の噴射を行うべ
きかを判断する。そして、LSIチップ51は、駆動す
るインク流路12内の金属電極13に導通する導電層の
パターン42に、電圧ライン54の電圧Vを印加する。
また、LSIチップ51は、駆動するインク流路12以
外の金属電極13に導通する導電層のパターン42には
アースライン55の電圧0Vを印加する。
Next, the configuration of the control unit will be described with reference to FIG. 3 showing a block diagram of the control unit. The conductive layer patterns 42 formed on the substrate 41 are individually connected to the LSI chip 51. Further, the clock line 52, the data line 53, the voltage line 54 and the ground line 55 are also LS.
It is connected to the I chip 51. The LSI chip 51
Based on the continuous clock pulse supplied from the clock line 52, it is determined which nozzle 32 should eject the ink droplet according to the data appearing on the data line 53. Then, the LSI chip 51 applies the voltage V of the voltage line 54 to the pattern 42 of the conductive layer that is electrically connected to the metal electrode 13 in the ink flow path 12 to be driven.
Further, the LSI chip 51 applies a voltage of 0 V of the ground line 55 to the conductive layer pattern 42 that is connected to the metal electrode 13 other than the ink flow path 12 to be driven.

【0036】次に、図4,図5によって、インクジェッ
トヘッドの動作を説明する。
Next, the operation of the ink jet head will be described with reference to FIGS.

【0037】LSIチップ51が、所要のデータに従っ
て、インクジェットヘッドのインク流路12bからイン
クの噴出を行なうと判断する。すると、金属電極13e
と13fとに正の駆動電圧Vが印加され、金属電極13
dと13gとが接地される。すると、図5に示すよう
に、側壁11bには矢印14bの方向の駆動電界が発生
し、側壁11cには矢印14cの方向の駆動電界が発生
する。すると、駆動電界方向14b及び14cは分極方
向5とが直交しているため、側壁11b及び11cは、
圧電厚みすべり効果により、この場合、インク流路12
bの内部方向に急速に変形する。この変形によってイン
ク流路12bの容積が減少してインク圧力が急速に増大
し、圧力波が発生して、インク流路12bに連通するノ
ズル32(図1)からインク滴が噴射される。また、駆
動電圧Vの印加が停止されると、側壁11b及び11c
が変形前の位置(図4参照)に戻るためインク流路12
b内のインク圧力が低下する。すると、インク導入口2
1(図6参照)からマニホールド22(図6参照)を通
してインク流路12b内にインクが供給される。
It is determined that the LSI chip 51 will eject ink from the ink flow path 12b of the ink jet head according to required data. Then, the metal electrode 13e
And 13f, a positive drive voltage V is applied, and the metal electrode 13
d and 13g are grounded. Then, as shown in FIG. 5, a driving electric field in the direction of arrow 14b is generated on the side wall 11b, and a driving electric field in the direction of arrow 14c is generated on the side wall 11c. Then, since the driving electric field directions 14b and 14c are orthogonal to the polarization direction 5, the side walls 11b and 11c are
In this case, the ink flow path 12
Deforms rapidly toward the inside of b. Due to this deformation, the volume of the ink flow path 12b decreases, the ink pressure rapidly increases, a pressure wave is generated, and ink droplets are ejected from the nozzle 32 (FIG. 1) communicating with the ink flow path 12b. When the application of the drive voltage V is stopped, the side walls 11b and 11c
Returns to the position before the deformation (see FIG. 4).
The ink pressure in b decreases. Then, the ink inlet 2
1 (see FIG. 6), ink is supplied into the ink flow path 12b through the manifold 22 (see FIG. 6).

【0038】なお、インク噴射の効率を向上させるため
に、通常上記分極5の方向を反対にし、正の電圧を印加
することによって、まず側壁11b及び11cをお互い
に離れるように変形させて、その後電圧の印加を停止す
ることによって、側壁11b及び11cが変形前の位置
に戻して、インク滴を噴射させてもよい。
In order to improve the efficiency of ink ejection, the direction of the polarization 5 is usually reversed, and a positive voltage is applied to first deform the side walls 11b and 11c away from each other. By stopping the application of the voltage, the side walls 11b and 11c may return to the positions before the deformation and eject the ink droplets.

【0039】そして、図7に示すような従来のインクジ
ェットヘッドの場合では、インク流路12内にトラップ
されたエアーが排出されず、インク噴射が不良となる
が、上述したようなインクジェットヘッドに、トリプロ
ピレングリコールモノメチルエーテルを溶媒としたイン
クを用いてインク噴射試験を行ったところ、インク流路
12内にエアーが侵入しても、テーパ状の樹脂層73が
形成されているため容易にエアーが排出され、良好なイ
ンク噴射が行われた。また、図7に示す従来のインクジ
ェットヘッドの場合では、安定的なインク噴射を得るた
めには28Vの駆動電圧を要したが、本実施例のインク
ジェットヘッドの場合は、22Vで安定的なインク噴射
を行うことができた。さらに、インクの溶媒が腐食性の
強いトリプロピレングリコールモノメチルエーテルであ
ってもエポキシ樹脂の場合は樹脂層73が腐食されなか
った。
In the case of the conventional ink jet head as shown in FIG. 7, the air trapped in the ink flow path 12 is not discharged, and the ink jetting becomes defective. When an ink ejection test was performed using ink using tripropylene glycol monomethyl ether as a solvent, even if air entered the ink flow path 12, the air was easily discharged because the tapered resin layer 73 was formed. It was ejected and good ink ejection was performed. Further, in the case of the conventional ink jet head shown in FIG. 7, a driving voltage of 28 V was required to obtain stable ink jetting, but in the case of the ink jet head of this embodiment, stable ink jetting was performed at 22 V. Was able to do. Furthermore, even when the solvent of the ink was highly corrosive tripropylene glycol monomethyl ether, the resin layer 73 was not corroded in the case of an epoxy resin.

【0040】また、本実施例では、スピンコート法によ
り形成される金属電極13及び金属電極9の保護膜の余
剰部分を用いて、テーパ状の樹脂層73を形成している
ので、このテーパ状の樹脂層73を形成のための工程が
少なくなる。
In this embodiment, the tapered resin layer 73 is formed by using the surplus portions of the protective films of the metal electrode 13 and the metal electrode 9 formed by the spin coating method. The number of steps for forming the resin layer 73 is reduced.

【0041】なお、本実施例ではスピンコート法により
インク流路12内に存在する樹脂の量を制御したが、デ
ィッピング・引き上げ法などで制御することもできる。
In this embodiment, the amount of the resin present in the ink flow path 12 is controlled by the spin coating method, but may be controlled by the dipping / pulling method.

【0042】また、本実施例では、ノズル32が形成さ
れていないポリイミド製のフィルムを圧電セラミックス
プレート2及びカバープレート3に仮的に接着して、加
熱処理を行なって、圧電セラミックスプレート2、カバ
ープレート3及びノズルプレート31となるポリイミド
製のフィルムを強固に接着すると共に、エポキシ樹脂を
ポリイミド製のフィルム側に堆積させていたが、ノズル
32が形成されたノズルプレート31を用いて加熱処理
を行ない、エポキシ系樹脂をノズルプレート31側に堆
積させてもよい。この場合、加熱処理後に、ノズル32
内のエポキシ系樹脂をレーザなどで除去して、インク流
路12とノズル32とを連通させる。
Further, in this embodiment, a polyimide film having no nozzle 32 formed thereon is temporarily bonded to the piezoelectric ceramic plate 2 and the cover plate 3 and subjected to a heat treatment, so that the piezoelectric ceramic plate 2 and the cover The polyimide film to be the plate 3 and the nozzle plate 31 is firmly adhered and the epoxy resin is deposited on the polyimide film side. However, heat treatment is performed using the nozzle plate 31 in which the nozzle 32 is formed. Alternatively, an epoxy resin may be deposited on the nozzle plate 31 side. In this case, after the heat treatment, the nozzle 32
The epoxy resin in the inside is removed by a laser or the like, and the ink flow path 12 and the nozzle 32 are communicated.

【0043】更に、本実施例では、ノズルプレート31
を真下に向けて加熱処理して樹脂を重力によって堆積さ
せていたが、ノズルプレート31を真下ではなく、斜め
下方向にして、樹脂を堆積させてもよい。但し、この場
合は、ノズル32の位置は、中心ではなく、インク流路
12の上方に設ける。また、ノズルプレート31を水平
にして、遠心力によって、樹脂を堆積させてもよい。
Further, in this embodiment, the nozzle plate 31
Is heated downward to deposit the resin by gravity, but the resin may be deposited not in the nozzle plate 31 but in a diagonally downward direction. However, in this case, the position of the nozzle 32 is provided not above the center but above the ink flow path 12. Alternatively, the resin may be deposited by centrifugal force with the nozzle plate 31 horizontal.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上説明したことから明かなように本発
明のインクジェットヘッドによれば、前記インク吐出口
と前記インク流路との連通面を、電極を保護する樹脂と
一体の樹脂によりテーパ状にするので、インク流路内に
エアーが侵入しても容易にエアーが排出され、印字品質
に優れ、インク流れがスムースになり、駆動電圧を低減
させることができる。また、電極保護ための樹脂を用い
て、テーパ状の樹脂層を形成しているので、このテーパ
状の樹脂層を形成のための工程が少なくなる。
As is apparent from the above description, according to the ink jet head of the present invention, the communication surface between the ink discharge port and the ink flow path is made of a resin for protecting electrodes.
Since the resin is formed into a tapered shape, even if air enters the ink flow path, the air is easily discharged, the printing quality is excellent, the ink flow is smooth, and the driving voltage can be reduced. In addition, since the tapered resin layer is formed using a resin for protecting the electrodes, the number of steps for forming the tapered resin layer is reduced.

【0047】また、本発明のインクジェットヘッドの製
造方法によれば、インク流路内に供給された樹脂が、加
熱によって、プレート側に堆積され、インク吐出口と前
記インク流路との連通面を樹脂により曲面に容易に形成
することができる。
According to the method of manufacturing an ink jet head of the present invention, the resin supplied into the ink flow path is deposited on the plate side by heating, and the communication surface between the ink discharge port and the ink flow path is formed. Ru can be easily formed on a curved surface of a resin.

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

【図1】本発明の一実施例のインクジェットヘッドの構
成を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an inkjet head according to an embodiment of the present invention.

【図2】前記実施例のインクジェットヘッドの製造方法
を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory view showing a method of manufacturing the ink jet head of the embodiment.

【図3】前記実施例のインクジェットヘッドの制御部を
示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a control unit of the ink jet head of the embodiment.

【図4】前記実施例のインクジェットヘッドの構成を示
す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of the ink jet head of the embodiment.

【図5】前記実施例のインクジェットヘッドの作動状態
を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an operation state of the ink jet head of the embodiment.

【図6】従来例のインクジェットヘッドの構成の概略を
示す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view schematically showing a configuration of a conventional inkjet head.

【図7】前記従来例のインクジェットヘッドの構成を示
す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the conventional inkjet head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 圧電セラミックスプレート 3 カバープレート 8 溝 12 インク流路 31 ノズルプレート 32 ノズル 73 樹脂層 2 Piezoelectric ceramic plate 3 Cover plate 8 Groove 12 Ink flow path 31 Nozzle plate 32 Nozzle 73 Resin layer

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 インク吐出口が形成されるノズルプレー
トと、前記ノズルプレートのインク吐出口に連通するイ
ンク流路が形成され、そのインク流路内にインクに噴射
エネルギを与える電極を備えたアクチュエータ部とを有
するインクジェットヘッドにおいて、前記インク流路内の前記電極をインクから保護するた
め、そのインク流路内に前記電極を覆って樹層層を形成
し、 前記インク流路と前記ノズルプレートとがなす矩形
状の部分に、前記樹脂層と一体に連続したテーパ状の樹
脂層を形成したことを特徴とするインクジェットヘッ
ド。
A nozzle plate 1. A ink discharge port is formed, the ink flow path communicating with Lee ink discharge port of the nozzle plate is formed, ejecting the ink in the ink flow path
An actuator section having an electrode for applying energy, wherein the electrode in the ink flow path is protected from ink.
Forming a tree layer over the electrode in the ink flow path
An ink jet head, wherein a tapered resin layer integrally formed with the resin layer is formed in a rectangular portion formed by the ink flow path and the nozzle plate.
【請求項2】 インク吐出口が形成されるノズルプレー
トと、前記ノズルプレートのインク吐出口に連通するイ
ンク流路が形成されたアクチュエータ部とを有するイン
クジェットヘッドの製造方法において、 前記インク流路内に樹脂を供給する工程と、 前記ノズルプレートとなる前記インク吐出口が設けられ
ていないプレートを、前記アクチュエータ部に接着する
工程と、 前記アクチュエータ部及び前記プレートを加熱し、前記
インク流路内の前記樹脂を前記プレート側に堆積させる
工程と、 前記プレートにインク吐出口を形成する工程とからなる
ことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
A nozzle plate wherein the ink discharge port is formed, in the manufacturing method of the ink-jet head having an actuator unit for an ink flow path is formed that communicates with the Lee ink discharge port of the nozzle plates, the ink flow A step of supplying a resin into a passage; a step of bonding a plate, which is not provided with the ink discharge ports serving as the nozzle plate, to the actuator unit; heating the actuator unit and the plate to form the ink flow path A step of depositing the resin inside the plate on the plate side, and a step of forming an ink discharge port in the plate.
【請求項3】 インク吐出口が形成されたノズルプレー
トと、前記ノズルプレートのインク吐出口に連通するイ
ンク流路が形成され、そのインク流路内にインクに噴射
エネルギを与える電極を備えたアクチュエータ部とを有
するインクジェットヘッドの製造方法において、前記インク流路内の前記電極をインクから保護するた
め、そのインク流路内に前記電極を覆う 樹脂を供給する
工程と、 前記ノズルプレートを前記アクチュエータ部に接着する
工程と、 前記アクチュエータ部及び前記ノズルプレートを加熱
し、前記インク流路内の前記樹脂を流動させ、前記ノズ
ルプレート側に堆積させる工程と、 前記ノズルプレートの前記インク吐出口内の樹脂を除去
して、前記インク吐出口と前記インク流路とを連通する
工程とからなることを特徴とするインクジェットヘッド
の製造方法。
3. A nozzle plate ink discharge port is formed, the ink flow path communicating with Lee ink ejection port of the nozzle plates are formed, ejecting the ink in the ink flow path
A method of manufacturing an ink jet head having an actuator section having an electrode for applying energy, wherein the electrode in the ink flow path is protected from ink.
Supplying a resin covering the electrode into the ink flow path , bonding the nozzle plate to the actuator section, heating the actuator section and the nozzle plate, A step of flowing a resin and depositing the resin on the nozzle plate side; and a step of removing the resin in the ink discharge port of the nozzle plate to communicate the ink discharge port with the ink flow path. Manufacturing method of an inkjet head.
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