JP3261799B2 - Ink jet head and method of manufacturing the same - Google Patents

Ink jet head and method of manufacturing the same

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JP3261799B2 JP09633493A JP9633493A JP3261799B2 JP 3261799 B2 JP3261799 B2 JP 3261799B2 JP 09633493 A JP09633493 A JP 09633493A JP 9633493 A JP9633493 A JP 9633493A JP 3261799 B2 JP3261799 B2 JP 3261799B2
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ink
flow path
ink flow
head
head substrate
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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

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Laser Beam Processing (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
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.

【0002】[0002]

【従来の技術】特開昭63−247051号公報に、圧
電材料からなる圧力隔壁により分離された複数のインク
流路の壁面に電極を設け、この電極に電圧を印加するこ
とにより上記壁面を変形させてインクを吐出せしめるイ
ンクジェットヘッドが開示されている。このインクジェ
ットヘッドの構成を図3に示す。PZT等の圧電セラミ
ック基板31に切削加工等によりインク流路32〜32
を形成し、基板31上にインク流路32に蓋をするよう
にカバープレート33を取り付け、さらにその端面にイ
ンク吐出口34〜34を形成した吐出口部材35を取り
付けてある。インク供給口36からインク流路32にイ
ンクが充填され、電極37〜37に選択的に電圧を印加
することにより、各インク流路32を分離している圧力
隔壁が撓み、インク吐出口34からインクが吐出する。
2. Description of the Related Art In JP-A-63-247051, electrodes are provided on the walls of a plurality of ink flow paths separated by pressure partitions made of a piezoelectric material, and the walls are deformed by applying a voltage to the electrodes. There is disclosed an ink jet head for discharging ink. FIG. 3 shows the configuration of this ink jet head. Ink channels 32 to 32 are formed on a piezoelectric ceramic substrate 31 such as PZT by cutting or the like.
Is formed, a cover plate 33 is attached on the substrate 31 so as to cover the ink flow path 32, and an ejection port member 35 formed with ink ejection ports 34 to 34 is attached to an end surface thereof. The ink is filled in the ink flow path 32 from the ink supply port 36, and by selectively applying a voltage to the electrodes 37 to 37, the pressure partition walls separating the ink flow paths 32 are bent, and the ink is discharged from the ink discharge port 34. Ink is ejected.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記従来のものでは、
実際には基板31やカバープレート33の端面に凹凸が
あるため、そこに吐出口部材35を接着しても十分密着
せず、インクが漏れたり、インク吐出方向が変化したり
てしまう。そこで、吐出口部材35を取り付ける前に上
記端面を研磨しておく必要があるが、研磨工程は時間が
かかるとともに、基板31側に入り込んだ研磨剤や研磨
カスの除去が大変である。また、研磨時に基板31に欠
けやひび等が生じ易くヘッドの歩留まりを低下させる原
因になっていた。
SUMMARY OF THE INVENTION In the above prior art,
Actually, since the end faces of the substrate 31 and the cover plate 33 have irregularities, even if the ejection port member 35 is adhered to the end face, it does not adhere sufficiently, and the ink leaks or the ink ejection direction changes. Therefore, the end face needs to be polished before the discharge port member 35 is attached. However, the polishing process takes a long time, and it is difficult to remove the polishing agent and polishing debris that have entered the substrate 31 side. In addition, chipping or cracking is likely to occur in the substrate 31 at the time of polishing, which causes a reduction in the yield of the head.

【0004】また、吐出口部材35の接着強度の問題が
あった。吐出口34の表面にはインクが存在するのでク
リーニングしなければならない。通常はフェルト等で機
械的に擦ってクリーニングする場合が多いが、吐出口部
材35と基板31との接着強度が不十分であると両者が
剥離してしまい、長期信頼性を低下させる原因となって
いた。
[0004] Further, there is a problem of adhesive strength of the discharge port member 35. Since ink is present on the surface of the discharge port 34, it must be cleaned. Usually, cleaning is often performed by mechanically rubbing with felt or the like. However, if the adhesive strength between the discharge port member 35 and the substrate 31 is insufficient, the two are separated from each other, which causes a reduction in long-term reliability. I was

【0005】さらに、吐出口34のテーパー加工の問題
があった。吐出口34はインクの射出効率を考えると、
インク流路32側の面積より出口の面積の方が小さいテ
ーパー状であることが好ましいが、インク流路32を形
成した基板31に吐出口部材35を接着した後で上記テ
ーパー加工を施すことは困難である。
Further, there is a problem in that the discharge port 34 is tapered. Considering the ink ejection efficiency, the ejection port 34
It is preferable that the outlet area is smaller than the area on the ink flow path 32 side in a tapered shape. However, the above-described taper processing is performed after the discharge port member 35 is bonded to the substrate 31 on which the ink flow path 32 is formed. Have difficulty.

【0006】また、吐出口部材35を上記端面に接着す
る際に、吐出口34とインク流路32との位置合わせが
難しかった。
Further, when the ejection port member 35 is bonded to the end face, it is difficult to align the ejection port 34 with the ink flow path 32.

【0007】本発明は、簡単な構成で容易に製造でき、
かつ信頼性の高いインクジェットヘッドを提供すること
を目的としている。
The present invention can be easily manufactured with a simple structure,
It is another object of the present invention to provide a highly reliable inkjet head.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明に係るインクジェ
ットヘッドは、圧電材料からなる圧力隔壁により分離さ
れた複数のインク流路が形成され、圧力隔壁に電極が設
けられたヘッド基板と、インク流路が形成されたヘッド
基板の上面側に接着されたカバー部材とを備え、電極に
電圧を印加することにより圧力隔壁を変形させてインク
流路内のインクをインク吐出口から吐出するインクジェ
ットヘッドであって、インク流路はヘッド基板の上面側
のみが開放された構造とし、インク吐出口はインク流路
側の面積より出口の面積の方が小さくなるようヘッド基
板に形成されたインク流路の底面に、該インク流路が開
放されている状態で前記底面から前記出口へテーパー加
工により設けられていることを特徴とする。
An ink jet head according to the present invention has a plurality of ink flow paths separated by a pressure partition made of a piezoelectric material, and a head substrate having electrodes provided on the pressure partition, and an ink flow. A cover member adhered to the upper surface side of the head substrate on which the path is formed, and an ink jet head that deforms a pressure partition by applying a voltage to an electrode to discharge ink in an ink flow path from an ink discharge port. The ink flow path has a structure in which only the upper surface side of the head substrate is opened, and the bottom surface of the ink flow path formed in the head substrate is such that the area of the outlet of the ink discharge port is smaller than the area of the ink flow path side. Preferably, the ink flow path is provided by tapering from the bottom surface to the outlet in an open state.

【0009】また、本発明に係るインクジェットヘッド
の製造方法は、圧電材料からなるヘッド基板の上面に、
切削加工により上面側のみが開放され、圧力隔壁により
分離された複数のインク流路を形成し、各インク流路の
底面にレーザを照射して該インク流路側の面積より出口
の面積の方が小さくなるテーパー状のインク吐出口を形
成した後、前記圧力隔壁に電圧を印加する電極を設け、
ヘッド基板の上面側にカバー部材を接着することを特徴
とする。
Further, according to a method of manufacturing an ink jet head according to the present invention, an upper surface of a head substrate made of a piezoelectric material is provided.
Only the upper surface side is opened by the cutting process, a plurality of ink flow paths separated by the pressure partition are formed, and the bottom area of each ink flow path is irradiated with laser so that the area of the outlet is larger than the area of the ink flow path side. After forming a tapered ink ejection port that becomes smaller, an electrode for applying a voltage to the pressure partition is provided,
The cover member is bonded to the upper surface of the head substrate.

【0010】[0010]

【0011】[0011]

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0013】図1に本発明によるインクジェットヘッド
の要部の構成を示す。同図において、1はPZT等の圧
電材料からなるヘッド基板である。ヘッド基板1には切
削加工等により複数のインク流路2〜2が形成されてい
る。すなわちインク流路2〜2は圧電材料からなる圧力
隔壁により互いに分離された状態となっている。インク
流路2の底面にはそれぞれインク吐出口3が形成されて
いる。インク吐出口3はインク流路2側の面積より出口
側の面積が小さくなるようにテーパー状に加工されてい
る。4〜4は上記圧力隔壁に電圧を印加するための電
極、5〜5は電極4から引き出した電気的配線である。
ヘッド基板1にはインク流路2に蓋をするようにカバー
部材(図示せず。)が接着されてインクジェットヘッド
が形成され、電気的配線にはヘッド駆動手段(図示せ
ず。)から印字タイミングに応じた信号が供給される。
FIG. 1 shows the structure of a main part of an ink jet head according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a head substrate made of a piezoelectric material such as PZT. In the head substrate 1, a plurality of ink flow paths 2 to 2 are formed by cutting or the like. That is, the ink flow paths 2 and 2 are separated from each other by the pressure partition made of the piezoelectric material. An ink discharge port 3 is formed on the bottom of the ink flow path 2. The ink ejection port 3 is tapered so that the area on the outlet side is smaller than the area on the ink flow path 2 side. Reference numerals 4 to 4 denote electrodes for applying a voltage to the pressure barrier, and reference numerals 5 to 5 denote electric wires drawn from the electrodes 4.
A cover member (not shown) is adhered to the head substrate 1 so as to cover the ink flow path 2 to form an ink jet head, and print timing is applied to electrical wiring from a head driving means (not shown). Is supplied.

【0014】上記構成のインクジェットヘッドにおい
て、インク流路2にインクが充填され、上記ヘッド駆動
手段からの印字タイミングに応じた信号により電極4〜
4に選択的に電圧が印加される。電極4に電圧が印加さ
れると、その電極が配設されている圧力隔壁が撓み、イ
ンク流路2内のインク圧力が高くなりインク吐出口3か
らインクが吐出する。このようにして記録が行なわれ
る。
In the ink jet head having the above structure, the ink is filled in the ink flow path 2 and the electrodes 4 to 4 are supplied by signals from the head driving means in accordance with the printing timing.
4 is selectively applied with a voltage. When a voltage is applied to the electrode 4, the pressure partition wall on which the electrode is disposed bends, the ink pressure in the ink flow path 2 increases, and ink is ejected from the ink ejection port 3. Recording is performed in this manner.

【0015】つぎに、上記インクジェットヘッドの製造
方法について説明する。
Next, a method of manufacturing the above-described ink jet head will be described.

【0016】まず、ヘッド基板1に切削加工等によりイ
ンク流路2を形成する。つぎに、図2に示したように、
インク流路2の上面側からレーザ発振器21によりイン
ク流路2の底部にレーザを照射してインク吐出口3を形
成する。レーザによるインク吐出口の形成方法の一例と
して、HOYA製YAGレーザのウエハーマーカLM−
300を用い、発振波長1064nmで、富士セラミッ
クス製のPZTに対して、繰返し周波数1kHzで20
回照射により、深さ250 μm、レーザ光入射側直径60μ
mのテーパー状のインク吐出口3を形成することができ
る。
First, an ink flow path 2 is formed in the head substrate 1 by cutting or the like. Next, as shown in FIG.
Laser is emitted from the upper surface side of the ink flow path 2 to the bottom of the ink flow path 2 by the laser oscillator 21 to form the ink discharge port 3. As an example of a method of forming an ink ejection port using a laser, a wafer marker LM-
300, an oscillation wavelength of 1064 nm, and a repetition frequency of 1 kHz with respect to Fuji Ceramics PZT.
250 μm depth, 60 μm diameter on the laser beam incident side
m can be formed.

【0017】インク吐出口3の形成後、ヘッド基板1に
AlやNi等の電極材料を斜め蒸着法等で成膜し、圧力
隔壁上面の電極材料を分離して電極4を形成した後、上
記カバー部材を接着する。
After the formation of the ink discharge ports 3, an electrode material such as Al or Ni is formed on the head substrate 1 by an oblique evaporation method or the like, and the electrode material on the upper surface of the pressure partition is separated to form the electrode 4. Adhere the cover member.

【0018】以上のようにして、図1に示したヘッド基
板を製造する。
As described above, the head substrate shown in FIG. 1 is manufactured.

【0019】なお、上記レーザはYAGレーザに限ら
ず、XeCl,KrF等のエキシマレーザのアブレーシ
ョン加工でもよい。
The laser is not limited to the YAG laser, but may be an ablation process using an excimer laser such as XeCl or KrF.

【0020】また、上記実施例ではヘッド基板全体を圧
電材料としたが、少なくとも圧力隔壁が圧電材料であれ
ばよい。
In the above embodiment, the entire head substrate is made of a piezoelectric material. However, at least the pressure partition wall may be made of a piezoelectric material.

【0021】[0021]

【発明の効果】本発明のインクジェットヘッドによれ
ば、インク吐出口がヘッド基板に形成したインク流路が
開放されている状態でインク流路の底面から出口へテー
パー加工により設けられているので、従来の吐出口部材
の接着面の研磨やインク吐出口とインク流路の位置合せ
等の工程が不要となり、従来の吐出口部材の剥離の問題
が解消され、長期信頼性を確保することができる。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、インク流路が基板の上面側のみが開放された構造と
し、インク流路を形成する圧力隔壁に電極を形成し、イ
ンク流路の底面にインク吐出口を直接形成しているの
で、ヘッド構造はヘッド基板とカバー部材の2部材とな
って簡略化され、製造工場が簡素化され、生産性の向上
が図れる。
According to the ink jet head of the present invention, the ink discharge port is provided by tapering from the bottom surface of the ink flow path to the outlet in a state where the ink flow path formed in the head substrate is open. The process of polishing the bonding surface of the conventional ejection port member or aligning the ink ejection port with the ink flow path is not required, and the problem of peeling of the conventional ejection port member is eliminated, and long-term reliability can be secured. . Further, according to the method for manufacturing an ink jet head of the present invention, the ink flow path has a structure in which only the upper surface side of the substrate is opened, an electrode is formed on a pressure partition wall that forms the ink flow path, and a bottom surface of the ink flow path is formed. Since the ink discharge ports are directly formed, the head structure is simplified by using two members, a head substrate and a cover member, so that the manufacturing factory can be simplified and the productivity can be improved.

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

【図1】本発明によるインクジェットヘッドの要部の構
成を示した説明図
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a main part of an inkjet head according to the present invention.

【図2】本発明によるインクジェットヘッドの製造方法
を説明するための説明図
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a method of manufacturing an ink jet head according to the present invention.

【図3】従来のインクジェットヘッドの構成を示した説
明図
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a configuration of a conventional inkjet head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ヘッド基板 2 インク流路 3 インク吐出口 4 電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Head board 2 Ink flow path 3 Ink ejection port 4 Electrode

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/045 B41J 2/055 B41J 2/135 B41J 2/16 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B41J 2/045 B41J 2/055 B41J 2/135 B41J 2/16

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 圧電材料からなる圧力隔壁により分離さ
れた複数のインク流路が形成され、前記圧力隔壁に電極
が設けられたヘッド基板と、前記インク流路が形成され
たヘッド基板の上面側に接着されたカバー部材と、を備
え、前記電極に電圧を印加することにより前記圧力隔壁
を変形させてインク流路内のインクをインク吐出口から
吐出すインクジェットヘッドであって、 前記インク流路は前記ヘッド基板の上面側のみが開放さ
れた構造とし、前記インク吐出口はインク流路側の面積
より出口の面積の方が小さくなるよう前記ヘッド基板に
形成されたインク流路の底面に、該インク流路が開放さ
れている状態で前記底面から前記出口へテーパー加工に
より設けられていることを特徴とするインクジェットヘ
ッド。
A plurality of ink flow paths separated by a pressure partition made of a piezoelectric material are formed, and an electrode is provided on the pressure partition.
And a cover member adhered to the upper surface side of the head substrate on which the ink flow path is formed, and deforming the pressure barrier by applying a voltage to the electrodes. an inkjet head that is not discharging the ink in the ink passages from the ink discharge port, said ink flow path and the only the upper surface of the head substrate is open structure, the ink discharge ports of the ink flow path side The ink flow path formed in the head substrate is provided on the bottom surface of the ink flow path such that the area of the outlet is smaller than the area by tapering from the bottom surface to the outlet in a state where the ink flow path is open. An ink jet head characterized by the following.
【請求項2】 圧電材料からなるヘッド基板の上面に、
切削加工により上面側のみが開放され、圧力隔壁により
分離された複数のインク流路を形成し、前記各インク流
路の底面にレーザを照射して該インク流路側の面積より
出口の面積の方が小さくなるテーパー状のインク吐出口
を形成した後、前記圧力隔壁に電圧を印加する電極を設
け、ヘッド基板の上面側にカバー部材を接着することを
特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
2. A head substrate made of a piezoelectric material,
Only the top side is opened by cutting, and the pressure
Forming a plurality of separated ink flow paths;
By irradiating the laser to the bottom of the path,
Tapered ink ejection port with smaller exit area
After forming the electrodes, electrodes for applying a voltage to the pressure bulkhead are provided.
To adhere a cover member to the top surface of the head substrate.
A method for manufacturing an ink jet head, which is characterized in that:
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