JP3439659B2 - Piezoelectric vibrator unit for ink jet print head, method of manufacturing the same, and ink jet print head - Google Patents

Piezoelectric vibrator unit for ink jet print head, method of manufacturing the same, and ink jet print head

Info

Publication number
JP3439659B2
JP3439659B2 JP15454898A JP15454898A JP3439659B2 JP 3439659 B2 JP3439659 B2 JP 3439659B2 JP 15454898 A JP15454898 A JP 15454898A JP 15454898 A JP15454898 A JP 15454898A JP 3439659 B2 JP3439659 B2 JP 3439659B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode layer
print head
piezoelectric
piezoelectric vibrator
ink jet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP15454898A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH11115192A (en
Inventor
正尚 松澤
秀明 曽根原
信二 安川
憲彦 倉島
富士男 赤羽
利明 大嶋
利雄 熊谷
勝彦 飯田
孝浩 片倉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP3168880A external-priority patent/JP2998764B2/en
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP15454898A priority Critical patent/JP3439659B2/en
Publication of JPH11115192A publication Critical patent/JPH11115192A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3439659B2 publication Critical patent/JP3439659B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • 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]

【発明が属する技術分野】本発明は、印字信号が入力し
た時点で、圧力室のインクをノズル開口から記録媒体に
液滴として飛翔させ、このインク滴により記録媒体にド
ットを形成させて印字を行なうのインクジェット式印字
ヘッドに適した圧電振動子ユニットに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention, when a print signal is input, causes ink in a pressure chamber to fly as droplets from a nozzle opening onto a recording medium, and the ink droplets form dots on the recording medium for printing. The present invention relates to a piezoelectric vibrator unit suitable for an inkjet print head.

【0002】[0002]

【従来の技術】印字信号の入力により液滴を形成するい
わゆるのインクジェット式印字ヘッドは、大きく分けて
3種類の形式のものがあり、その第1の形式のものはイ
ンクを瞬間的に気化させるヒータをノズルの先端に設
け、インク気化時の膨張圧力によりインク滴を生成、飛
翔させる、いわゆるバブルジェット型であり、また第2
の形式のものはインク溜部を形成する容器の一部を印字
信号で変形する圧電素子により構成し、圧電素子の変形
で生じた容器内の圧力によりインクを液滴として飛翔さ
せるもの、さらに第3の形式のものは、ノズル開口を備
えた圧力室に圧電素子を設け、圧電素子の伸縮により圧
力室のインク圧を変化させてノズルからインクを液滴と
して飛翔させるもの等である。
2. Description of the Related Art So-called ink jet type print heads that form droplets by inputting a print signal are roughly classified into three types, the first type of which vaporizes ink instantaneously. A so-called bubble jet type in which a heater is provided at the tip of the nozzle to generate and fly ink droplets by the expansion pressure when the ink vaporizes, and the second
In this type, a part of the container forming the ink reservoir is composed of a piezoelectric element that is deformed by a print signal, and the pressure in the container caused by the deformation of the piezoelectric element causes the ink to fly as droplets. The third type is one in which a piezoelectric element is provided in a pressure chamber having a nozzle opening, and the ink pressure in the pressure chamber is changed by expansion and contraction of the piezoelectric element to cause ink to fly from the nozzle as droplets.

【0003】上記第3の形式のインクジェット式印字ヘ
ッドは、日本特許公報 特公平2ー45985号公報や特公平
2ー52625号公報に示されたように、長尺の圧電材料板の
両面に電極を形成した圧電振動子を、複数個、その一端
を基台に固定して、圧力室を形成する振動膜に弾接させ
て構成され、圧電素子の伸縮により振動膜を変形させて
圧力室のインクをノズル開口から液滴として飛翔させる
ように構成されている。
The ink jet type print head of the third type is disclosed in Japanese Patent Publication No. 2-45985 and Japanese Patent Publication No. 45985.
As disclosed in JP-A-52-62525, a vibrating film that forms a pressure chamber by fixing a plurality of piezoelectric vibrators having electrodes formed on both sides of a long piezoelectric material plate and fixing one end of the piezoelectric vibrator to a base. The vibrating film is deformed by the expansion and contraction of the piezoelectric element, and the ink in the pressure chamber is ejected as droplets from the nozzle opening.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、インク
滴を吐出させるに足る変位量を得るためには、高い電界
を圧電材料板に作用させる必要があり、印加される高電
圧に耐え得る高い電気絶縁性を必要として、絶縁構造が
複雑化する問題がある。また、圧電振動子全体が変位領
域、つまり活性領域として構成されているため、基台と
の固定領域も変位して、接着剤が疲労しやすく信頼性に
欠けるという問題がある。また、比較的サイズの大きな
基台と振動膜とを位置合わせして位置決めすることが必
要となり、多数のノズルを高密度に配置する場合には位
置合わせ作業が極めて困難であるという問題がある。さ
らに、圧電材料板の両面に形成された2つの電極を駆動
信号供給源に接続する必要上、リード線の引き回しが困
難であるという問題がある。
However, in order to obtain a displacement amount sufficient to eject ink droplets, it is necessary to apply a high electric field to the piezoelectric material plate, and high electrical insulation that can withstand the high voltage applied. Therefore, there is a problem in that the insulation structure becomes complicated due to the necessity of the property. In addition, since the entire piezoelectric vibrator is configured as a displacement area, that is, an active area, the area fixed to the base is also displaced, and the adhesive is easily fatigued, resulting in a lack of reliability. In addition, it is necessary to align and position the base having a relatively large size and the vibrating membrane, and there is a problem that the alignment work is extremely difficult when a large number of nozzles are arranged at high density. Further, there is a problem that it is difficult to route the lead wire because it is necessary to connect the two electrodes formed on both surfaces of the piezoelectric material plate to the drive signal supply source.

【0005】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであって、その目的とするところは、これらの問題
を一気に解決することができるインクジェット式印字ヘ
ッド用圧電振動子ユニットを提供することである。本発
明の他の目的は、上記圧電振動子ユニットの製造方法を
提案することである。さらに本発明の他の目的は、同上
圧電振動子ユニットをアクチュエータとして使用したイ
ンクジェット式印字ヘッドを提供することである。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a piezoelectric vibrator unit for an ink jet type print head which can solve these problems at once. Is. Another object of the present invention is to propose a method for manufacturing the above piezoelectric vibrator unit. Still another object of the present invention is the same as above.
If the piezoelectric vibrator unit is used as an actuator
It is to provide an ink jet type print head.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために本発明のインクジェット式印字ヘッド用圧電振
動子ユニットは、圧電材料と、一方の極をなす第1の
と、他方の極をなす第2の電極が活性領域で重
なるように前記第2の電極層が自由端となる先端まで延
びるように前記活性領域の範囲に存在し、また前記第1
の電極層が前記自由端の近傍から不活性領域の端部まで
延び、さらに前記不活性領域の前記第2の電極層が存在
しない領域には前記第2の電極層と同一平面となり、か
つ前記第2の電極層とは圧電材料により導電的に分断さ
れた前記第2の電極層と同一材料の層が形成された圧電
振動子を、複数、前記活性領域が自由領域となるように
前記不活性領域を基板に固定して構成されている。
In order to solve such a problem, a piezoelectric vibration for an ink jet print head according to the present invention is used.
Doko unit weight and a piezoelectric material, a first conductive <br/> electrode layer constituting one of the poles, is in the active region and the second electrode layer constituting the other pole
So that the second electrode layer extends to the free end.
Exists in the range of the active region, and
Electrode layer from near the free end to the end of the inactive region
And further the presence of the second electrode layer in the inactive region
The area not to be formed is flush with the second electrode layer,
Is electrically conductively separated from the second electrode layer by a piezoelectric material.
Formed with a layer of the same material as the second electrode layer
Multiple oscillators so that the active area is a free area
The inactive region is fixed to the substrate.

【0007】[0007]

【作用】不活性領域にも、活性領域の電極をなす第2の
電極層と同一平面となり、かつ第2の電極層とは圧電材
料により導電的に分断された第2の電極層と同一材料の
層が形成されているので、振動子全体が圧電材料層と電
極材料層との均質な構造となり、温度や経年変化による
反りや曲りを防止することができる。 また、圧電振動子
を、複数、活性領域が自由領域となるように不活性領域
を基板に固定したので、基板との固定領域に変位がなく
接着剤の疲労を防止して信頼性を確保することができ
る。
The function of the second electrode forming the electrode of the active region is also in the inactive region.
The second electrode layer is on the same plane as the electrode layer, and the second electrode layer is a piezoelectric material.
Made of the same material as the second electrode layer that is conductively divided by the material
Since the layers are formed, the entire vibrator is electrically connected to the piezoelectric material layer.
It has a homogenous structure with the pole material layer, and changes due to temperature and aging.
It is possible to prevent warping and bending. Also, the piezoelectric vibrator
A plurality of inactive areas so that the active area is a free area.
Since it is fixed to the board, there is no displacement in the fixed area with the board.
It can prevent adhesive fatigue and ensure reliability.
It

【0008】[0008]

【発明の実施態様】そこで以下に本発明の詳細を図示し
た実施例に基づいて説明する。図1は、本発明の圧電振
動子ユニットを使用した印字ヘッドの外観を示すもので
あって、図中符号1は、キャリッジ取り付け部材を兼ね
た基台で、キャリッジに取り付けられたときにヘッド2
よりも下方となる位置に、図2に示したようにそれぞれ
独立したメインタンク3とサブタンク4を設け、またタ
ンク内部に仕切板3a、3a、3a…、4a、4a、4
a…を設けて構成されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The details of the present invention will now be described based on the illustrated embodiments. FIG. 1 shows an appearance of a print head using the piezoelectric vibrator unit of the present invention. In the figure, reference numeral 1 is a base that also serves as a carriage mounting member, and a head 2 when mounted on a carriage.
As shown in FIG. 2, independent main tanks 3 and sub-tanks 4 are provided at positions lower than that, and partition plates 3a, 3a, 3a ... 4a, 4a, 4 are provided inside the tanks.
is provided.

【0009】基台1は、タンク本体を形成する部分7
と、これの前面を封止する蓋部材8との2つの部分に分
けて構成され、タンク本体部7には、メインタンク3上
部にインク補給口10を、またサブタンク4の上部には
大気開放口11を、さらにこれらタンク3、4の間には
ホットメルトインクを使用する場合に備えてヒータ取り
付け穴12を設けて構成されている。
The base 1 has a portion 7 forming a tank body.
And a lid member 8 that seals the front surface of the sub tank 4. The tank main body 7 is provided with an ink supply port 10 above the main tank 3 and the sub tank 4 is open to the atmosphere. A port 11 is provided, and a heater mounting hole 12 is provided between these tanks 3 and 4 in case of using hot melt ink.

【0010】一方、蓋部材8は、前板14と裏板15か
ら構成されていて、前板14の前面には印字ヘッド2を
支持するアーム13、13が、また裏面には裏板15と
協同して各タンク3、4とノズル組立体2とを連通させ
るための流路を構成する溝14a、14bが形成され、
各溝14a、14bの上端にはノズル組立体2のインク
供給口に連通する通孔14c、14dが穿設されてい
る。また裏板15は、前板14に形成されている各溝1
4a、14bの下端に連通する通孔15a、bが穿設さ
れていて、各溝14a、14bをメインタンク3とサブ
タンク4の下面で連通させるようになっている。なお図
中符号16は、インク補給時のインク受け部材を示す。
On the other hand, the lid member 8 is composed of a front plate 14 and a back plate 15. Arms 13, 13 for supporting the print head 2 are provided on the front surface of the front plate 14 and a back plate 15 is provided on the back surface. Grooves 14a and 14b forming a flow path for communicating the tanks 3 and 4 and the nozzle assembly 2 in cooperation with each other are formed,
Through holes 14c and 14d communicating with the ink supply port of the nozzle assembly 2 are formed at the upper ends of the grooves 14a and 14b. Further, the back plate 15 is formed by the grooves 1 formed in the front plate 14.
Through holes 15a and 15b which communicate with the lower ends of the 4a and 14b are formed so that the respective grooves 14a and 14b are communicated with the lower surfaces of the main tank 3 and the sub tank 4. Note that reference numeral 16 in the figure denotes an ink receiving member at the time of ink supply.

【0011】図3(イ)、(ロ)、及び図4は、ノズル
組立体の一実施例を示すものであって、図中符号30
は、ノズルプレートで、紙送り方向(図では上下方向)
に複数のノズル開口31、31、31を一列に穿設する
とともに、このようなノズル開口列を副走査方向(図で
は左右方向)に複数列配列して構成されている。これら
ノズル開口31、31、31…は、上下方向だけが壁3
2、32、32…により隔離され、両側に設けられたイ
ンク流路33、33、33…からインクの供給を受ける
ようになっている。
FIGS. 3A, 3B, and 4 show an embodiment of the nozzle assembly, which is designated by reference numeral 30 in the drawings.
Is the nozzle plate and the paper feed direction (up and down direction in the figure)
In addition, a plurality of nozzle openings 31, 31, 31 are formed in one row, and a plurality of such nozzle opening rows are arranged in the sub-scanning direction (horizontal direction in the drawing). These nozzle openings 31, 31, 31 ...
Are separated by 2, 32, 32, ..., And ink is supplied from the ink flow paths 33, 33, 33 ,.

【0012】図中符号34は、ノズルプレート30との
間に圧力室35、35、35を形成するように、ノズル
プレート30に対して一定距離をおいて配置された振動
板で、一端が基台36に固定された支持部材37の先端
に固定されている。支持部材37のノズルプレート対向
側にはインクを圧力室35、35に供給するための溝3
3を形成し、その壁面38の先端で振動板34が支持さ
れている。
Reference numeral 34 in the drawing denotes a diaphragm which is arranged at a constant distance from the nozzle plate 30 so as to form pressure chambers 35, 35, 35 with the nozzle plate 30, and one end of which is a base plate. It is fixed to the tip of a support member 37 fixed to the table 36. Grooves 3 for supplying ink to the pressure chambers 35, 35 are provided on the side of the support member 37 facing the nozzle plate.
3, the diaphragm 34 is supported at the tip of the wall surface 38 thereof.

【0013】このような構造を採った結果、インクは比
較的流体抵抗の小さな溝33から図中矢印Bで示した流
れによって圧力室35に流れ込み、また後述する振動子
40をインクから隔離できるため、導電性インクを用い
た場合にも振動子の電極間で短絡が生じるのを防止する
ことができる。
As a result of adopting such a structure, the ink flows into the pressure chamber 35 from the groove 33 having a relatively small fluid resistance by the flow indicated by the arrow B in the figure, and the vibrator 40 described later can be isolated from the ink. Even when the conductive ink is used, it is possible to prevent a short circuit between the electrodes of the vibrator.

【0014】40は前述の振動子で、その長手方向に伸
縮する後述するように軸方向を上下2つの領域に分割し
て、不活性領域側(図では下側)をその両側面に振動子
40よりも音響インピーダンスが大きな材料、例えばア
ルミナや金属シリコン等からなる基板41、42が接着
され、この基板41を介して基台36に固定されてい
る。一方、振動子40の活性領域は、自由領域とされ、
その先端に圧力伝達部材43が固定され、圧力伝達部材
43を介して振動板34に接続されている。
Reference numeral 40 denotes the above-mentioned vibrator, which extends in the longitudinal direction.
As will be described later, the axial direction is divided into two upper and lower regions, and the inactive region side (the lower side in the figure) has a material having a larger acoustic impedance than the oscillator 40 on both sides thereof, such as alumina or metallic silicon. Substrates 41 and 42 composed of are bonded and fixed to the base 36 via the substrate 41. On the other hand, the active area of the oscillator 40 is a free area,
A pressure transmission member 43 is fixed to the tip of the pressure transmission member 43, and is connected to the diaphragm 34 via the pressure transmission member 43.

【0015】このような構成を採ることにより、振動子
40が伸張、収縮を繰り返したとしても、基板41、4
2と振動子40との接着面には歪が発生することがな
く、疲労を極めて小さくして振動子40や基板41、4
2、接着層の寿命を大きくすることがでできる。また、
基板41、42の音響インピーダンスが振動子40より
も大きいため、振動子40内で生じた弾性波を基板4
1、42の表面で積極的に反射させて、不正振動の防止
してインク吐出に有効な振動成分を振動板34に伝達す
ることができる。
By adopting such a structure, even if the vibrator 40 repeatedly expands and contracts, the substrates 41, 4
2 does not generate strain on the bonding surface between the oscillator 40 and the oscillator 40, and fatigue is extremely reduced to reduce the oscillator 40 and the substrates 41, 4 and 4.
2. The life of the adhesive layer can be extended. Also,
Since the acoustic impedance of the substrates 41 and 42 is larger than that of the oscillator 40, the acoustic waves generated in the oscillator 40 are transmitted to the substrate 4
By virtue of the positive reflection on the surfaces of Nos. 1 and 42, it is possible to prevent the improper vibration and transmit the vibration component effective for ink ejection to the vibration plate 34.

【0016】また振動子40と振動板34とを圧力伝達
部材43を介して接続されているため、小形の振動子を
用いる場合には、圧力伝達部材43を振動子40の端面
面積よりも大きく、かつ振動板34の面積よりも小さく
製作することにより、振動子34の伸縮を効率的に振動
板34に伝達することができる。
Further, since the vibrator 40 and the vibration plate 34 are connected via the pressure transmitting member 43, when the small vibrator is used, the pressure transmitting member 43 is larger than the end surface area of the vibrator 40. Further, by making the area smaller than the area of the vibration plate 34, expansion and contraction of the vibrator 34 can be efficiently transmitted to the vibration plate 34.

【0017】図5は、前述の振動子40の一実施例を示
すものであって、定盤の上にペースト状に調製した銀−
パラジウム(AgーPd)系、または白金(Pt)系導
電性塗料により第1の電極50となる層を、またペース
ト状に調製した圧電素子材料、例えばチタン酸・ジルコ
ン酸鉛系複合ペロブスカイトセラミックス材料により圧
電層52となる第2層を、さらに銀−パラジウム(Ag
ーPd)系、または白金(Pt)系導電性塗料により第
2の電極51、51、51となる第3層を交互に薄く塗
布する。
FIG. 5 shows an embodiment of the above-described vibrator 40, which is a silver paste prepared on a surface plate in a paste form.
A layer of the first electrode 50 made of a conductive coating of palladium (Ag-Pd) or platinum (Pt), and a piezoelectric element material prepared in a paste form, for example, a titanate / lead zirconate-based composite perovskite ceramic material. The second layer to be the piezoelectric layer 52 is further formed by silver-palladium (Ag
-Pd) -based or platinum (Pt) -based conductive paint is used to alternately thinly coat the third layers to form the second electrodes 51, 51, 51.

【0018】このとき、一方の電極、この実施例では電
極51を構成する場合に、ほぼ中央部54、54で途切
れさせて同一平面上で軸方向の2箇所に分散させ、また
第1の電極50は一方の端面(図中では右側の端面)か
ら、第2の電極51は他方の端面(図では左の端面)か
ら露出させるように電極構成材料を塗布する。所定の層
数でもって板状に形成したものを乾燥させた後、圧力を
加えながら温度1000乃至1200℃で1時間程度焼
成する。
At this time, when one of the electrodes, that is, the electrode 51 in this embodiment, is formed, it is cut off at substantially the central portions 54, 54 and dispersed at two axial positions on the same plane, and the first electrode is also formed. The electrode constituent material is applied so that 50 is exposed from one end surface (the right end surface in the drawing) and the second electrode 51 is exposed from the other end surface (the left end surface in the drawing). The plate-shaped product having a predetermined number of layers is dried and then baked at a temperature of 1000 to 1200 ° C. for about 1 hour while applying pressure.

【0019】このようにして1枚板の振動子板は、その
一方の極となる第1の電極50、50、50の一端が一
方の端面に露出され、他端は圧電材料層により被覆さ
れ、また第2の電極51、51、51…の一端が振動子
板の他方の端面に露出され、他端が圧電材料層により被
覆されている。
In this way, in the one-sheet vibrator plate, one end of the first electrode 50, 50, 50, which is one pole, is exposed at one end face and the other end is covered with the piezoelectric material layer. Further, one end of each of the second electrodes 51, 51, 51, ... Is exposed on the other end face of the vibrator plate, and the other end is covered with the piezoelectric material layer.

【0020】この振動子板を先端側をダイサーやダイヤ
モンドカッターにより所定のサイズとなるように短冊状
に切断したり、または一端を残すように櫛歯状に切れ目
を入れることにより振動子ができあがる。
The vibrator plate is made by cutting the vibrator plate into a strip shape having a predetermined size with a dicer or a diamond cutter, or by making a comb tooth-shaped cut so as to leave one end.

【0021】次いで振動子の各端面に導電層55、56
を形成することにより同一極の電極50、50、50を
導電層55により、また電極51、51、51を導電層
56により並列接続することができ、これら導電層5
5、56を基板41、42に形成されている導電層5
7、58に導電性接着剤で固定することにより外部接続
することができる。このような手法で構成された振動子
は、これを構成している圧電層52、52、52…が極
めて薄く、しかも駆動電界を与える各電極50、51が
並列接続されているから、可及的に低い電圧で作動する
ことになる。
Then, conductive layers 55 and 56 are formed on each end face of the vibrator.
The electrodes 50, 50, 50 of the same polarity can be connected in parallel by the conductive layer 55, and the electrodes 51, 51, 51 can be connected in parallel by the conductive layer 56.
5, 56 are conductive layers 5 formed on the substrates 41 and 42.
External connection can be made by fixing to 7, 58 with a conductive adhesive. In the vibrator configured by such a method, the piezoelectric layers 52, 52, 52, ... Constituting the vibrator are extremely thin, and the electrodes 50, 51 that provide a driving electric field are connected in parallel. Will operate at a relatively low voltage.

【0022】また、一方の電極51、51、51は、そ
の中央領域54、54、54…で圧電材料により電気的
に分断されているので、自由端側(図中左側)だけ励起
電圧が印加されて伸縮し、また基板41、42に固定さ
れている領域には電圧が印加されないから、励起信号印
加時に無理な力が作用することがなく、寿命を延長する
ことができるばかりでなく、振動子全体が圧電材料層と
電極材料層との均質な構造となっているため、温度や経
年変化による反りや曲りを防止することができる。
Further, since the one electrode 51, 51, 51 is electrically divided by the piezoelectric material in the central region 54, 54, 54, ..., Excitation voltage is applied only to the free end side (left side in the figure). Since the voltage is not applied to the regions that are expanded and contracted and fixed to the substrates 41 and 42, an unreasonable force does not act when the excitation signal is applied, and not only the life can be extended, but also the vibration is generated. Since the entire child has a homogeneous structure of the piezoelectric material layer and the electrode material layer, it is possible to prevent warpage and bending due to temperature and aging.

【0023】このように構成された振動子40は、図6
に示したように自由端側の先端に裏面に振動子先端のサ
イズよりも若干大きめの凹部が形成されたカップ状の圧
力伝達部材60が、その凹部側を振動子40に対向する
ようにして被せられ、残余の空間部に耐熱性接着剤61
を流し込んで固定され、振動板62に確実に接触するさ
せられている。
The vibrator 40 having such a structure is shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the cup-shaped pressure transmission member 60 having a concave portion slightly larger than the size of the vibrator tip on the back end at the free end side is arranged so that the concave side faces the vibrator 40. The heat-resistant adhesive 61 is applied to cover the remaining space.
Is fixed by pouring, and is surely brought into contact with the vibration plate 62.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
不活性領域にも、活性領域の電極をなす第2の電極層と
同一平面となり、かつ第2の電極層とは圧電材料により
導電的に分断された第2の電極層と同一材料の層が形成
されているので、振動子全体が圧電材料層と電極材料層
との均質な構造となり、温度や経年変化による反りや曲
りを防止することができ、また、圧電振動子を、複数、
活性領域が自由領域となり、また不活性領域を基板に固
定したので、基板との固定領域に変位がなく接着剤の疲
労を防止して信頼性を確保することができ、複数の圧電
振動子を圧力発生室に対して簡単に位置決めできる。
As described above, in the present invention,
In the inactive region, the second electrode layer forming the electrode of the active region
It is on the same plane, and the second electrode layer is made of a piezoelectric material.
A layer of the same material as the second electrode layer that is electrically conductively separated is formed
Because it is, the whole vibrator is a homogeneous structure of the piezoelectric material layer and the electrode material layer, it is possible to prevent warping or bending due to temperature or aging, also the piezoelectric vibrator, a plurality,
Since the active region becomes the free region and the inactive region is fixed to the substrate, there is no displacement in the region fixed to the substrate, fatigue of the adhesive can be prevented, and reliability can be ensured. It can be easily positioned with respect to the pressure generating chamber.

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

【図1】本発明の圧電振動子ユニットを使用した印字ヘ
ッドの一実施例を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a print head using a piezoelectric vibrator unit of the present invention.

【図2】印字ヘッドを構成している基台の一実施例を示
す分解斜視図である。
FIG. 2 is an exploded perspective view showing an example of a base that constitutes a print head.

【図3】同上記録ヘッドのノズル組立体の一実施例を示
すものであって、同図(イ)はノズル組立体の正面図
を、また同図(ロ)は同図(イ)におけるA-A線での
断面を示す図である。
3A and 3B show an embodiment of the nozzle assembly of the recording head, wherein FIG. 3A is a front view of the nozzle assembly, and FIG. 3B is A in FIG. It is a figure which shows the cross section in the -A line.

【図4】本発明のノズル組立体の一実施例を示す斜視図
である。
FIG. 4 is a perspective view showing an embodiment of the nozzle assembly of the present invention.

【図5】本発明の振動子ユニットの一実施例を示す断面
図である。
FIG. 5 is a sectional view showing an embodiment of a vibrator unit of the present invention.

【図6】同上圧電振動子ユニットの振動子と振動板との
接続構造を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a connection structure between a vibrator and a vibration plate of the same piezoelectric vibrator unit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

34 振動板 35 圧力室 37 支持部材 40 振動子 41、42 基板 43 圧力伝達部材 50、51 電極 52 圧電材料 55、56 導電層 34 diaphragm 35 Pressure chamber 37 Support member 40 oscillators 41, 42 substrate 43 Pressure transmission member 50, 51 electrodes 52 Piezoelectric material 55, 56 Conductive layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安川 信二 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイ コーエプソン株式会社内 (72)発明者 倉島 憲彦 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイ コーエプソン株式会社内 (72)発明者 赤羽 富士男 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイ コーエプソン株式会社内 (72)発明者 大嶋 利明 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイ コーエプソン株式会社内 (72)発明者 熊谷 利雄 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイ コーエプソン株式会社内 (72)発明者 飯田 勝彦 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイ コーエプソン株式会社内 (72)発明者 片倉 孝浩 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイ コーエプソン株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−197049(JP,A) 特開 平2−194960(JP,A) 特開 昭60−90770(JP,A) 特許2998764(JP,B2) 特許3070625(JP,B2) 特許3067195(JP,B2) 特許3060595(JP,B2) 特許3036548(JP,B2) 特許3228338(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/045 B41J 2/16 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Shinji Yasukawa 3-3-5 Yamato, Suwa City, Nagano Seiko Epson Corporation (72) Inventor Norihiko Kurashima 3-3-5 Yamato, Suwa City, Nagano Prefecture Sei Co-Epson Co., Ltd. (72) Inventor Fujio Akabane 3-3-5 Yamato, Suwa-shi, Nagano Sei Co-Epson Co., Ltd. (72) Inventor Toshiaki Oshima 3-3.5 Yamato, Suwa-shi, Nagano Seiko Epson Incorporated (72) Inventor Toshio Kumagai 3-5 Yamato, Suwa, Nagano Seiko Epson Corporation (72) Inventor Katsuhiko Iida 3-5 Yamato, Suwa, Nagano Seiko Epson Corporation (72) Inventor Takahiro Katakura 3-3-5 Yamato, Suwa-shi, Nagano Seiko Epson Corporation (56) Visit References JP-A-3-197049 (JP, A) JP-A-2-194960 (JP, A) JP-A-60-90770 (JP, A) Patent 2998764 (JP, B2) Patent 3070625 (JP, B2) Patent 3067195 (JP, B2) Patent 3060595 (JP, B2) Patent 3036548 (JP, B2) Patent 3228338 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) B41J 2/045 B41J 2 / 16

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 圧電材料と、一方の極をなす第1の電極
層と、他方の極をなす第2の電極層とが活性領域で重な
るように前記第2の電極層が自由端となる先端まで延び
るように前記活性領域の範囲に存在し、また前記第1の
電極層が前記自由端の近傍から不活性領域の端部まで延
び、さらに前記不活性領域の前記第2の電極層が存在し
ない領域には前記第2の電極層と同一平面となり、かつ
前記第2の電極層とは圧電材料により導電的に分断され
た前記第2の電極層と同一材料の層が形成された圧電振
動子を、複数、前記活性領域が自由領域となるように前
記不活性領域を基板に固定してなるインクジェット式印
字ヘッド用圧電振動子ユニット。
1. The second electrode layer is a free end so that the piezoelectric material, the first electrode layer forming one pole, and the second electrode layer forming the other pole overlap in the active region. The first electrode layer is present in the range of the active region so as to extend to the tip, the first electrode layer extends from the vicinity of the free end to the end of the inactive region, and the second electrode layer of the inactive region is further provided. A piezoelectric element in which a layer of the same material as that of the second electrode layer is formed in the non-existing region and which is flush with the second electrode layer and is electrically conductively separated from the second electrode layer by a piezoelectric material. A piezoelectric vibrator unit for an inkjet print head, comprising a plurality of vibrators, and the inactive region is fixed to a substrate so that the active region is a free region.
【請求項2】 前記圧電材料、及び電極層が前記基板の
面に垂直な方向に積層されている請求項1に記載のイン
クジェット式印字ヘッド用圧電振動子ユニット。
2. The piezoelectric vibrator unit for an inkjet print head according to claim 1, wherein the piezoelectric material and the electrode layer are laminated in a direction perpendicular to the surface of the substrate.
【請求項3】 前記圧電振動子が、圧電材料と電極層と
の積層方向と直交する方向に伸長する請求項1に記載の
インクジェット式印字ヘッド用圧電振動子ユニット。
3. The piezoelectric vibrator unit for an inkjet print head according to claim 1, wherein the piezoelectric vibrator extends in a direction orthogonal to a stacking direction of the piezoelectric material and the electrode layer.
【請求項4】 一方の極となる電極層の一端が一方の端
面に露出され、他端が圧電材料層により被覆され、また
他方の極となる電極層の一端が他方の端面に露出され、
他端が圧電材料層により被覆されている請求項1に記載
のインクジェット式印字ヘッド用圧電振動子ユニット。
4. One end of an electrode layer serving as one pole is exposed at one end face, the other end is covered with a piezoelectric material layer, and one end of an electrode layer serving as the other pole is exposed at the other end face.
The piezoelectric vibrator unit for an inkjet print head according to claim 1, wherein the other end is covered with a piezoelectric material layer.
【請求項5】 それぞれの端面に露出された前記電極層
が、外部に形成された導電層により並列に接続されてい
る請求項4に記載のインクジェット式印字ヘッド用圧電
振動子ユニット。
5. The piezoelectric vibrator unit for an ink jet print head according to claim 4, wherein the electrode layers exposed on the respective end faces are connected in parallel by a conductive layer formed outside.
【請求項6】 前記圧電振動子の自由領域の先端が、前
記圧電振動子の断面積よりも面積の大きな圧力伝達部材
を介して被駆動部材に当接している請求項1に記載のイ
ンクジェット式印字ヘッド用圧電振動子ユニット。
6. The ink jet type according to claim 1, wherein a tip of a free region of the piezoelectric vibrator is in contact with a driven member via a pressure transmission member having an area larger than a sectional area of the piezoelectric vibrator. Piezoelectric vibrator unit for print head.
【請求項7】 前記基板の少なくとも前記圧電振動子に
対向する面に導電層が形成されている請求項1に記載の
インクジェット式印字ヘッド用圧電振動子ユニット。
7. The piezoelectric vibrator unit for an inkjet print head according to claim 1, wherein a conductive layer is formed on at least a surface of the substrate facing the piezoelectric vibrator.
【請求項8】 それぞれ異なる極となる電極層を形成す
る導電材料を、一方の極となる電極層を形成する導電材
料を不活性領域と活性領域との境界で途切れさせて圧電
材料を介装して積層する工程と、所定の層数の積層が終
了した段階で乾燥させる工程と、圧力を加えながら焼成
して圧電材料板を形成する工程と、前記圧電材料板を前
記活性領域と不活性領域を含むように積層方向に分割す
る工程とからなるインクジェット式印字ヘッド用圧電振
動子ユニットの製造方法。
8. A piezoelectric material is interposed between the conductive materials forming the electrode layers having different poles, and the conductive material forming the electrode layer serving as one pole is interrupted at the boundary between the inactive region and the active region. And laminating, drying at a stage when a predetermined number of layers have been laminated, firing while applying pressure to form a piezoelectric material plate, and inactivating the piezoelectric material plate with the active region. A method for manufacturing a piezoelectric vibrator unit for an ink jet type print head, which comprises a step of dividing the piezoelectric vibrator unit in the stacking direction so as to include a region.
【請求項9】 焼成後に積層方向の両面に外部電極を形
成する工程を含む請求項8に記載のインクジェット式印
字ヘッド用圧電振動子ユニットの製造方法。
9. The method for manufacturing a piezoelectric vibrator unit for an ink jet type print head according to claim 8, including a step of forming external electrodes on both surfaces in the stacking direction after firing.
【請求項10】 ノズル開口に連通する圧力室をアクチ
ュエータにより加圧してインク滴を吐出させるインクジ
ェット式印字ヘッドにおいて、 前記アクチュエータが、圧電材料と、一方の極をなす第
1の電極層と、他方の極をなす第2の電極層とが活性領
域で重なるように前記第2の電極層が自由端となる先端
まで延びるように前記活性領域の範囲に存在し、また前
記第1の電極層が前記自由端の近傍から不活性領域の端
部まで延び、さらに前記不活性領域の前記第2の電極層
が存在しない領域には前記第2の電極層と同一平面とな
り、かつ前記第2の電極層とは圧電材料により導電的に
分断された前記第2の電極層と同一材料の層が形成され
た圧電振動子を、複数、前記活性領域が自由領域となる
ように前記不活性領域を基板に固定して構成されている
インクジェット式印字ヘッド。
10. An ink jet print head for ejecting ink droplets by pressurizing a pressure chamber communicating with a nozzle opening with an actuator, wherein the actuator comprises a piezoelectric material, a first electrode layer forming one pole, and the other. Exists in the range of the active region such that the second electrode layer extends to the free end so that the second electrode layer forming the pole of the second electrode layer overlaps in the active region, and the first electrode layer is The region extending from the vicinity of the free end to the end of the inactive region is flush with the second electrode layer in the region of the inactive region where the second electrode layer does not exist, and the second electrode A layer is a plurality of piezoelectric vibrators in which a layer made of the same material as the second electrode layer, which is conductively separated by a piezoelectric material, is formed, and the inactive region is formed on the substrate so that the active region is a free region. Fixed to Ink jet print head being.
【請求項11】 前記圧電材料、及び電極層が前記基板
の面に垂直な方向に積層されている請求項10に記載の
インクジェット式印字ヘッド。
11. The ink jet print head according to claim 10, wherein the piezoelectric material and the electrode layer are laminated in a direction perpendicular to the surface of the substrate.
【請求項12】 前記圧電振動子が、圧電材料と電極層
との積層方向と直交する方向に伸長する請求項10に記
載のインクジェット式印字ヘッド。
12. The ink jet print head according to claim 10, wherein the piezoelectric vibrator extends in a direction orthogonal to a stacking direction of the piezoelectric material and the electrode layer.
【請求項13】 一方の極となる電極層の一端が一方の
端面に露出され、他端が圧電材料層により被覆され、ま
た他方の極となる電極層の一端が他方の端面に露出さ
れ、他端が圧電材料層により被覆されている請求項10
に記載のインクジェット式印字ヘッド。
13. One end of an electrode layer serving as one pole is exposed at one end face, the other end is covered with a piezoelectric material layer, and one end of an electrode layer serving as the other pole is exposed at the other end face, 11. The other end is covered with a piezoelectric material layer.
The ink jet type print head according to 1.
【請求項14】 それぞれの端面に露出された前記電極
層が外部に形成された導電層により並列に接続されてい
る請求項13に記載のインクジェット式印字ヘッド。
14. The ink jet print head according to claim 13, wherein the electrode layers exposed on the respective end faces are connected in parallel by a conductive layer formed outside.
【請求項15】 前記振動子の自由領域の先端が、前記
圧電振動子の断面積よりも面積の大きな圧力伝達部材を
介して前記圧力室を構成する振動板に当接している請求
項10に記載のインクジェット式印字ヘッド。
15. The vibrating plate forming the pressure chamber is abutted by a tip of a free region of the vibrator via a pressure transmission member having an area larger than a cross-sectional area of the piezoelectric vibrator. Inkjet print head described.
【請求項16】 前記基板の少なくとも前記圧電振動子
に対向する面に導電層が形成されている請求項10に記
載のインクジェット式印字ヘッド。
16. The ink jet print head according to claim 10, wherein a conductive layer is formed on at least a surface of the substrate facing the piezoelectric vibrator.
JP15454898A 1991-06-13 1998-06-03 Piezoelectric vibrator unit for ink jet print head, method of manufacturing the same, and ink jet print head Expired - Lifetime JP3439659B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15454898A JP3439659B2 (en) 1991-06-13 1998-06-03 Piezoelectric vibrator unit for ink jet print head, method of manufacturing the same, and ink jet print head

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3168880A JP2998764B2 (en) 1991-06-13 1991-06-13 Ink jet print head, ink supply method, and air bubble removal method
JP15454898A JP3439659B2 (en) 1991-06-13 1998-06-03 Piezoelectric vibrator unit for ink jet print head, method of manufacturing the same, and ink jet print head

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3168880A Division JP2998764B2 (en) 1991-06-13 1991-06-13 Ink jet print head, ink supply method, and air bubble removal method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11115192A JPH11115192A (en) 1999-04-27
JP3439659B2 true JP3439659B2 (en) 2003-08-25

Family

ID=27806799

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP15454898A Expired - Lifetime JP3439659B2 (en) 1991-06-13 1998-06-03 Piezoelectric vibrator unit for ink jet print head, method of manufacturing the same, and ink jet print head

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3439659B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3511981B2 (en) 2000-06-12 2004-03-29 セイコーエプソン株式会社 Piezoelectric vibrator unit and ink jet recording head using the same
KR101550298B1 (en) 2011-11-28 2015-09-04 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 Stacked piezoelectric element and multifeed detection sensor

Also Published As

Publication number Publication date
JPH11115192A (en) 1999-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2998764B2 (en) Ink jet print head, ink supply method, and air bubble removal method
EP2253473B1 (en) Piezoelectric ink jet module
JPH08187848A (en) Laminated type piezoelectric element and its manufacture
JP2009255529A (en) Liquid ejecting head, liquid ejecting apparatus and actuator
JP2009160841A (en) Method for manufacturing liquid jetting head, liquid jetting head and liquid jetting apparatus
JP2001113700A (en) Ink-jet head
JP3254863B2 (en) Ink jet recording head and method of manufacturing the same
JP2009255530A (en) Liquid ejecting head, liquid ejecting apparatus and actuator
JP2009255531A (en) Liquid ejecting head, liquid ejecting apparatus and actuator
JP2009255532A (en) Liquid ejecting head, liquid ejecting apparatus and actuator
JP2007090870A (en) Liquid ejection head and its manufacturing process
JP3439659B2 (en) Piezoelectric vibrator unit for ink jet print head, method of manufacturing the same, and ink jet print head
JP3221470B2 (en) Ink jet head and method of manufacturing the same
JPH09272206A (en) Array of piezoelectric vibrators
JP3728932B2 (en) Inkjet recording head
JP2005053144A (en) Liquid jet head and liquid jet device
JP3728931B2 (en) Inkjet recording head
JP3160997B2 (en) Ink jet print head and method of manufacturing the same
JP2004224035A (en) Liquid ejecting head, method of producing the same, and liquid ejecting device
JP2959056B2 (en) Inkjet print head
JP3412156B2 (en) Inkjet recording head
JP2001054946A (en) Ink-jet head
JP3414495B2 (en) Laminated ink jet recording head and method of manufacturing driving body suitable for the same
JP3038806B2 (en) Ink jet print head and method of manufacturing the same
JP2993075B2 (en) Inkjet print head

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20010221

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090613

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100613

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110613

Year of fee payment: 8

EXPY Cancellation because of completion of term