JP3728932B2 - Inkjet recording head - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インク滴を吐出することにより文字や画像を形成するインクジェット記録装置に用いられるインクジェット式記録ヘッドに係わり、振動板の表面に撓み振動モードの圧電振動体を取り付けてなるインクジェット式記録ヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、ノズルプレート、圧力発生室及び振動板を積層し、この振動板の表面に、撓み振動モードの圧電振動体を取り付けた積層型インクジェット式記録ヘッドが知られている(例えば、特表平5−504740号公報)。通常、この積層型インクジェット式記録ヘッドを構成する部材の大部分は、セラミックから形成されている。したがって、前記各部材をグリーンシート(粘土状のシート)の状態で積層して焼成することにより、接着剤を使用することなく各部材を固定することができる。この結果、それぞれの層を互いに接合するための工程が不要となり、製造工程の簡略化を図ることができるという利点がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、記録ヘッドの高密度、多ノズル化が加速的に進展するにつれて、圧電振動体に駆動信号を印加する電極、特に複数の圧電振動体に跨って形成されている共通電極のインピーダンスが高くなり、駆動信号波形が鈍ってしまいインク飛行状態が安定しないという問題が顕著になってきている。電極の抵抗値は一般に厚み、幅に反比例し、長さに比例するが、従来のようにセラミック基板上に電極を部分的に形成し、その上に圧電振動体を形成するような構成だと、その幅は複数の圧力発生室から離れた位置に共通電極を形成せざるを得なく、共通電極の幅を広くすることは、そのまま記録ヘッド長大化を招いてしまうという問題を有していた。
【0004】
また、振動板の撓み量は、圧電振動体の剛性と、振動板及び電極の剛性とのバランスによって最適化されるが、電極の厚みを増していくと圧電振動体の剛性とのバランスが取れなくなり、必要とする振動板の撓み量が得られなくなるといった問題を有していた。同電圧での振動板のたわみ量を増加させるには、圧電振動体の厚みを薄くし、振動板の厚みをそれと比例して減少させていく手段があるが、振動板の厚さを薄くしていくほど、上述の問題は顕著になっていってしまう。
【0005】
さらに、他の問題として、圧電振動体の厚さを薄くするにつれて、圧電振動体が圧力発生室より外側にまで形成されていた場合、圧力発生室の境界において圧電振動体に加わる応力が集中してしまい圧電振動体にクラックが発生してしまうという問題を有していた。
【0006】
そこで、本発明は、高密度、多ノズルであっても安定したインク飛行状態を得、かつ、信頼性の高いインクジェエト式記録ヘッドを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のインクジェット式記録ヘッドは、ノズルと連通する圧力発生室と、この圧力発生室に撓み振動を与える圧電振動体とを備え、この圧電振動体の振動により前記圧力発生室のインクを前記ノズルから吐出するインクジェット式記録ヘッドにおいて、
前記圧力発生室を形成する圧力発生室形成部材と、前記圧力発生室の一壁面を形成する導電部材からなる振動板と、該振動板上の前記圧力発生室と対向する位置に前記圧力発生室の長辺方向及び短辺方向の両領域よりも小さい領域に形成された圧電振動体と、該圧電振動体の一部とオーバーラップするよう形成された電気絶縁層と、前記圧電振動体上から前記電気絶縁層上まで形成された電極層とを備えたことを特徴とする。
【0008】
また、前記圧電振動体の一部は、前記電気絶縁層上にオーバーラップして形成されていることを特徴とする。
【0009】
また、前記電気絶縁層の一部は、前記圧電振動体上にオーバーラップして形成されていることを特徴とする。
【0010】
また、前記電気絶縁層の厚さは前記圧電振動体の厚さと略同一であることを特徴とする。
【0011】
また、前記電気絶縁層上には密着層が形成されていることを特徴とする。
【0012】
また、前記密着層は、Ti、Pt、Cr、あるいは少なくともそれらの一成分を含む材質により形成されていることを特徴とする。
【0013】
また、前記電気絶縁層上で、前記個別電極と端子電極がオーバーラップして形成されていることを特徴とする。
【0014】
また、前記圧力発生室形成部材の前記振動板が形成された面と反対の面を、ノズル開口が形成されたノズルプレート、共通インク室が形成されたリザーバー形成基板、及び流路となる通孔が形成された蓋板からなる流路形成部材を積層したことを特徴とする。
【0015】
また、前記振動板を共通電極とし、この共通電極は前記電気絶縁層上で、端子電極と導通していることを特徴とする。
【0016】
また、前記個別電極と接続する端子電極と、前記共通電極と接続する端子電極が、列設されていることを特徴とする。
【0017】
【作用】
全面が導電部材である振動板を用いることにより、共通電極のインピーダンスを可及的に小さくすることができ、高密度、多ノズルの積層型インクジェット式記録ヘッドにおいても、駆動波形の鈍りを防ぐことが可能となり、インク飛行状態を安定させることができる。また、圧力発生室の内側の領域にのみ圧電振動体を形成したので、境界領域で応力が集中することなく、高い信頼性を有するインクジェット式記録ヘッドが可能となる。
【0018】
【発明の実施の形態】
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。
【0019】
図1は、本発明によるインクジェット式記録ヘッドの一実施例を示すものである。
【0020】
符号61は、インクジェット記録ヘッドのアクチュエータ部であり、少なくとも、スペーサ10、振動板13、圧電振動体14,15により構成されている。
【0021】
圧力発生室形成基板であるスペーサ10は、深さ100μm程度の圧力発生室11、12を構成するのに適した厚みを持つ基板、例えば単結晶シリコン基板や、不錆鋼基板や、ジルコニア(ZrO2)などのセラミック板からなっている。
【0022】
振動板13は、スペーサ10の一方の面を封止するように構成されている。振動板13は導電性を有し、かつ後述する圧電振動体14、15のたわみ変位により弾性変形する材料、本発明においては、厚さ4μm程度の薄板で構成されている。振動板の材料としては、例えばチタン(Ti)、プラチナ(Pt)、ステンレス鋼などの金属やあるいは、FC Report Vol8 No.7(1990)他に発表されているような、硼化ジルコニウム、炭化クロム(Cr32)、硼化チタン、炭化チタン(TiC)、窒化チタン(TiN)または、硼化ジルコニウムと窒化硼素(BN)や炭化珪素(SiC)との複合材等からなる、導電性セラミック材料の薄板で構成することも可能である。
【0023】
圧電振動体14,15は、振動板13表面の、前記圧力発生室に対向する位置に形成されている。本発明においては、振動板13上に圧電体のグリーンシートを印刷、焼成して圧電体を形成している。圧電振動体の形成方法としては、焼成された圧電振動体を接着剤により振動板に接着したり、チタン層を成長基板とする水熱法(水熱合成法)を利用して形成したり、スパッタ法、ゾルゲル法により形成することも可能である。
【0024】
次に、符号60は、インクジェット記録ヘッドを構成する流路形成部材であり、蓋板16、リザーバー形成基板17、ノズルプレート3を積層することにより形成されている。
【0025】
蓋板16は、アクチュエータ部51のスペーサ10の他方の面に貼着される。この実施例では厚さ100μmのステンレス鋼基板からなり、ノズル開口1、2と圧力発生室11、12とを接続するノズル連通口4、5と、リザーバ6、7とと圧力発生室11、12とを接続するインク供給口8、9が穿設されている。
【0026】
リザーバ形成基板17は、インク流路を構成するに適した例えば200μmのズテンレス鋼などの耐蝕性を備えた板材に、蓋板16に設けられたインク導入口18、19に連通されて外部のインクタンクからインクの供給を受けてインク供給口8、9から圧力発生室11、12にインクを供給するリザーバ6、7と、圧力発生室11、12とノズル開口1、2とを接続するノズル連通口20、21を形成して構成されている。
【0027】
ノズルプレート3は、所定のピッチでノズル開口1、2を形成され、ノズル連通口4、5及び20、21を介して圧力発生室11、12に連通されている。
【0028】
これらのノズルプレート3、リザーバー形成基板17、蓋板16は、接着や熱圧着等各部材に適した接合方法で接合されて流路形成部材50を形成し、この流路形成部材50はアクチュエータ部51接合されとインクジェット式記録ヘッドとして纏められている。
【0029】
図2及び図3は各々圧力発生部の詳細を示す上面図及び断面図であり、圧電振動体14、15は圧力発生室11、12に対応して形成されており、圧力発生室11、12の配列方向の幅は、圧力発生室11、12の幅よりも狭く、例えば圧力発生室11、12の幅の0.7倍程度になるように形成されている。また、圧電振動体14、15は圧力発生室11、12の長手方向にも圧力発生室11、12よりも短く形成されている。そのため、圧電振動体は圧力発生室の境界部における応力集中を受けることがないため、圧電振動体のクラック等が発生しない高信頼性のインクジェット式記録ヘッドが可能となる。
【0030】
圧電振動体14、15の上面には圧電振動体14、15よりも幅の狭い個別電極23が形成されている。
【0031】
振動板13の圧力発生室11、12が形成されている領域以外の領域には、ジルコニア(ZrO2)やアルミナ(Al23)等のセラミック、あるいはポリイミドやエポキシ等の樹脂材料からなる電気絶縁層24、25が形成されており、さらに圧力発生室11、12の領域の一部にも延在して形成されている(図2 符号26、27)。圧力発生室11、12の領域に形成された電気絶縁層26、27は、圧電振動体14、15の幅と略同一の幅に形成されている。また、電気絶縁層24、25、26、27は圧電振動体14、15の厚みと略同一に形成されている。
【0032】
電気絶縁層24、25上には、縞状に形成されているチタン(Ti)からなる密着層28、29が形成されている。密着層としては、他の圧電振動体との密着性に優れる材料、例えば、プラチナ(Pt)やクロム(Cr)あるいは少なくともそれらを含む合金や酸化物、窒化物等の材料でもよい。圧電振動体14、15は電気絶縁層28、29にオーバーラップするように延在して圧電振動体14、15と対応するように形成されいる。密着層28、29の幅は圧電振動体14、15幅と同等程度の幅に形成されている。
【0033】
密着層28、29が形成されているため、圧電振動体14、15と電気絶縁層24、25とは、密着層28、29を介して強固に密着して固定されている。個別電極23は、圧電振動体14、15の電気絶縁層24、25とオーバーラップしている領域からさらに密着層28、29に到達するまで延在しており、一部が密着層28、29上に形成されている。圧電振動体14、15は電気絶縁層24、25に密着層28、29を介して密着して形成されているため、圧電振動体14、15の振動によっても、個別電極23は確実に密着層28、29に電気的に確実にかつ高信頼性を確保することができる。
【0034】
密着層28、29上の一部にオーバーラップするように端子電極30、31が形成されている。端子電極30、31は例えば厚さ10μm程度の銀によりなっている。この端子電極28、29は、半田付け等の方法により、図示していないフレキシブルケーブルによって、駆動信号制御回路に接続されている。
【0035】
圧力発生室11、12の一部に延在している電気絶縁層26、27は、圧電振動体14、15と略同一の幅、同一の厚みで形成されているため、圧力発生室11、12における振動板13と圧電振動体14、15の振動形状が滑らかになり、圧電振動体のクラック等の発生をさらに抑えることができる。
【0036】
圧電振動体14、15の配列方向の外側の領域では、電気絶縁層上に共通端子電極33、34が振動板13と接触するように形成されている。共通端子電極33、34は端子電極30、31と同様に例えば厚さ10μm程度の銀により形成されている。そして、前述したフレキシブルケーブルによって、駆動信号制御回路に接続されている。共通端子電極33、34と端子電極30、31に駆動信号を印加することにより、導電部材で形成されている振動板13と個別電極23との間に電圧を印加され、圧電振動体14、15と振動板13とが振動し、圧力発生室10内の圧力が高まり、ノズル開口1、2からインクがインク滴として吐出する。
【0037】
導電部材からなる振動板13はスペーサ11のほぼ全域に形成されており、かつ加及的に厚く形成されているため、インピーダンスは極めて小さくすることができ、高密度、例えば140μmピッチで圧力発生室が形成され、かつ多ノズル数、例えば記録紙の幅と同等の幅を有するラインヘッドのように、1000ノズル以上のノズル数を有するインクジェット式記録ヘッドにおいても、駆動波形が鈍ることなく、安定したインク吐出を得ることができる。
【0038】
なお、上述の実施例においては、電気絶縁層を一部覆うように圧電振動体を形成したが、図4に示すように、圧電振動体50の一部を覆うように電気絶縁層51を形成してもよい。この実施例の場合には、個別電極52は圧電振動体上から電気絶縁層51に連続するように形成する。そして、その一部を覆うように端子電極53が形成され、図示していない駆動信号制御回路と、図示していないフレキシブルケーブルを介して半田付け等の接合手段で接続されている。
【0039】
なお、上述の実施例においては、ノズル開口をノズルプレートに平面状に配列し、圧電振動体のたわみ方向にインクを吐出する場合、いわゆるフェースエジェクトタイプを例にとって説明したが、圧電振動体のたわみ方向と垂直方向にインクを吐出する場合、いわゆるエッヂエジェクトタイプにおいても全く同様の作用を奏する。
【0040】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のインクジェット記録ヘッドによれば、導電部材からなる振動板を有し、振動板を共通電極として駆動信号を印加することにより、電極のインピーダンスを極めて小さくすることが可能となり、高密度、多ノズルインクジェット式記録ヘッドにおいても、駆動信号が鈍ることなく、正確に圧電振動体に伝達することができ、安定したインク飛行状態とすることができる。
【0041】
また、圧力発生室の一部に電気絶縁層を延在させ、圧電振動体を圧力発生室よりも小さく形成することにより、圧電振動体のクラック等の発生しない高信頼性のインクジェット式記録ヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施のインクジェット式記録ヘッドの構造を示す断面図である。
【図2】図1の記録ヘッドの圧力発生室近傍の詳細を示す上面図である。
【図3】図1の記録ヘッドの電気絶縁層部近傍の詳細を示す断面図である。
【図4】本発明の他の実施例の電気絶縁層近傍の詳細を示す断面図である。
【符号の説明】
1、2 ノズル開口
10 圧力発生室
13 振動板
14、15 圧電振動体
23 個別電極
24、25 電気絶縁層
26、27 圧力発生室内に延在して形成した電気絶縁層
28、29 密着層
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ink jet recording head used in an ink jet recording apparatus for forming characters and images by ejecting ink droplets, and an ink jet recording head in which a piezoelectric vibration body in a flexural vibration mode is attached to the surface of a vibration plate. About.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a multilayer ink jet recording head in which a nozzle plate, a pressure generating chamber, and a diaphragm are laminated and a piezoelectric vibrator in a flexural vibration mode is attached to the surface of the diaphragm is known (for example, a special table flat surface). No. 5-504740). Usually, most of the members constituting the multilayer ink jet recording head are made of ceramic. Therefore, each member can be fixed without using an adhesive by laminating and firing the respective members in a green sheet (clay-like sheet) state. As a result, there is an advantage that a process for bonding the respective layers to each other becomes unnecessary, and the manufacturing process can be simplified.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, as the density of recording heads and the increase in the number of nozzles progress at an accelerated pace, the impedance of electrodes that apply drive signals to the piezoelectric vibrator, particularly the common electrode formed across multiple piezoelectric vibrators, increases. However, the problem that the driving signal waveform becomes dull and the ink flight state is not stable has become remarkable. The resistance value of the electrode is generally inversely proportional to the thickness and width, and proportional to the length. However, if the electrode is partially formed on the ceramic substrate and the piezoelectric vibrator is formed on the ceramic substrate as in the past, The common electrode must be formed at a position apart from the plurality of pressure generating chambers, and increasing the width of the common electrode has the problem of directly increasing the length of the recording head. .
[0004]
In addition, the amount of deflection of the diaphragm is optimized by the balance between the rigidity of the piezoelectric vibrator and the rigidity of the diaphragm and the electrode. However, as the electrode thickness is increased, the rigidity of the piezoelectric vibrator is balanced. There was a problem that the required amount of deflection of the diaphragm could not be obtained. In order to increase the amount of deflection of the diaphragm at the same voltage, there is a means to reduce the thickness of the piezoelectric vibrator and reduce the thickness of the diaphragm in proportion to this, but the thickness of the diaphragm is reduced. The more the problem is, the more the above problem becomes.
[0005]
Furthermore, as another problem, as the thickness of the piezoelectric vibrating body is reduced, when the piezoelectric vibrating body is formed outside the pressure generating chamber, the stress applied to the piezoelectric vibrating body is concentrated at the boundary of the pressure generating chamber. As a result, there is a problem in that the piezoelectric vibrator is cracked.
[0006]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an ink jet type recording head that can obtain a stable ink flight state even with a high density and multiple nozzles and has high reliability.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an ink jet recording head of the present invention comprises a pressure generating chamber communicating with a nozzle, and a piezoelectric vibrating body that applies flexural vibration to the pressure generating chamber. In an ink jet recording head that discharges ink in a generation chamber from the nozzle,
A pressure generating chamber forming member that forms the pressure generating chamber; a vibration plate made of a conductive member that forms one wall surface of the pressure generating chamber; and the pressure generating chamber at a position on the vibrating plate facing the pressure generating chamber. A piezoelectric vibrator formed in a region smaller than both of the long side direction and the short side direction, an electrical insulating layer formed so as to overlap with a part of the piezoelectric vibrator, and the piezoelectric vibrator from above And an electrode layer formed up to the electrical insulating layer.
[0008]
In addition, a part of the piezoelectric vibrator is formed on the electrical insulating layer so as to overlap.
[0009]
In addition, a part of the electrical insulating layer is formed to overlap the piezoelectric vibrator.
[0010]
The thickness of the electrical insulating layer is substantially the same as the thickness of the piezoelectric vibrating body.
[0011]
Further, an adhesion layer is formed on the electrical insulating layer.
[0012]
The adhesion layer is formed of Ti, Pt, Cr, or a material containing at least one component thereof.
[0013]
Further, the individual electrode and the terminal electrode are formed on the electrical insulating layer so as to overlap each other.
[0014]
Further, the surface of the pressure generating chamber forming member opposite to the surface on which the diaphragm is formed is provided with a nozzle plate in which nozzle openings are formed, a reservoir forming substrate in which a common ink chamber is formed, and a through hole serving as a flow path. It is characterized by laminating a flow path forming member made of a lid plate on which is formed.
[0015]
The diaphragm is a common electrode, and the common electrode is electrically connected to the terminal electrode on the electrical insulating layer.
[0016]
The terminal electrode connected to the individual electrode and the terminal electrode connected to the common electrode are arranged in a line.
[0017]
[Action]
By using a diaphragm whose entire surface is a conductive member, the impedance of the common electrode can be made as small as possible, and even in a high-density, multi-nozzle multi-layer ink jet recording head, the driving waveform is prevented from being dull. And the ink flight state can be stabilized. In addition, since the piezoelectric vibrating body is formed only in the inner region of the pressure generating chamber, an ink jet recording head having high reliability can be achieved without stress concentration in the boundary region.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Therefore, the details of the present invention will be described below based on the illustrated embodiment.
[0019]
FIG. 1 shows an embodiment of an ink jet recording head according to the present invention.
[0020]
Reference numeral 61 denotes an actuator part of the ink jet recording head, which is composed of at least the spacer 10, the diaphragm 13, and the piezoelectric vibrators 14 and 15.
[0021]
The spacer 10 which is a pressure generation chamber forming substrate has a thickness suitable for constituting the pressure generation chambers 11 and 12 having a depth of about 100 μm, for example, a single crystal silicon substrate, a non-rust steel substrate, zirconia (ZrO). 2 ) Made of ceramic plate.
[0022]
The diaphragm 13 is configured to seal one surface of the spacer 10. The diaphragm 13 is conductive and is made of a material that is elastically deformed by bending displacement of piezoelectric vibrators 14 and 15 described later. In the present invention, the diaphragm 13 is a thin plate having a thickness of about 4 μm. Examples of the material of the diaphragm include metals such as titanium (Ti), platinum (Pt), and stainless steel, or FC Report Vol8 No. 7 (1990) et al., Zirconium boride, chromium carbide (Cr 3 C 2 ), titanium boride, titanium carbide (TiC), titanium nitride (TiN) or zirconium boride and boron nitride ( It is also possible to form a thin plate of a conductive ceramic material made of a composite material with BN) or silicon carbide (SiC).
[0023]
The piezoelectric vibrating bodies 14 and 15 are formed on the surface of the vibration plate 13 at a position facing the pressure generating chamber. In the present invention, the piezoelectric body is formed by printing and baking a piezoelectric green sheet on the vibration plate 13. As a method of forming the piezoelectric vibrator, the fired piezoelectric vibrator is bonded to the diaphragm with an adhesive, or formed using a hydrothermal method (hydrothermal synthesis method) using a titanium layer as a growth substrate, It can also be formed by a sputtering method or a sol-gel method.
[0024]
Next, reference numeral 60 denotes a flow path forming member constituting the ink jet recording head, which is formed by laminating the cover plate 16, the reservoir forming substrate 17, and the nozzle plate 3.
[0025]
The cover plate 16 is attached to the other surface of the spacer 10 of the actuator unit 51. In this embodiment, it is made of a stainless steel substrate having a thickness of 100 μm, and nozzle communication ports 4 and 5 for connecting the nozzle openings 1 and 2 and the pressure generating chambers 11 and 12, the reservoirs 6 and 7, and the pressure generating chambers 11 and 12. Ink supply ports 8 and 9 for connecting the two are formed.
[0026]
The reservoir forming substrate 17 is connected to an ink introduction port 18, 19 provided on the cover plate 16 on a plate material having corrosion resistance such as 200 μm stainless steel suitable for forming an ink flow path, and external ink. Reservoirs 6 and 7 that receive ink supply from the tank and supply ink to the pressure generating chambers 11 and 12 from the ink supply ports 8 and 9, and nozzle communication that connects the pressure generating chambers 11 and 12 and the nozzle openings 1 and 2. The mouths 20 and 21 are formed.
[0027]
The nozzle plate 3 is formed with nozzle openings 1 and 2 at a predetermined pitch, and communicates with the pressure generating chambers 11 and 12 through nozzle communication ports 4, 5, 20, and 21.
[0028]
The nozzle plate 3, the reservoir forming substrate 17, and the cover plate 16 are joined by a joining method suitable for each member such as adhesion and thermocompression bonding to form a flow path forming member 50. The flow path forming member 50 is an actuator unit. When the ink-jet recording head is bonded, the ink-jet recording head is combined.
[0029]
2 and 3 are a top view and a cross-sectional view showing details of the pressure generating part, respectively, and the piezoelectric vibrating bodies 14 and 15 are formed corresponding to the pressure generating chambers 11 and 12, respectively. The width in the arrangement direction is narrower than the width of the pressure generation chambers 11 and 12, and is formed to be, for example, about 0.7 times the width of the pressure generation chambers 11 and 12. The piezoelectric vibrating bodies 14 and 15 are also formed shorter in the longitudinal direction of the pressure generating chambers 11 and 12 than the pressure generating chambers 11 and 12. Therefore, since the piezoelectric vibrating body does not receive stress concentration at the boundary portion of the pressure generating chamber, a highly reliable ink jet recording head that does not generate cracks or the like of the piezoelectric vibrating body is possible.
[0030]
On the upper surfaces of the piezoelectric vibrators 14 and 15, individual electrodes 23 narrower than the piezoelectric vibrators 14 and 15 are formed.
[0031]
In the region other than the region where the pressure generating chambers 11 and 12 of the diaphragm 13 are formed, an electric material made of a ceramic material such as zirconia (ZrO 2 ) or alumina (Al 2 O 3 ), or a resin material such as polyimide or epoxy. Insulating layers 24 and 25 are formed, and are formed so as to extend in part of the region of the pressure generating chambers 11 and 12 (reference numerals 26 and 27 in FIG. 2). The electrical insulating layers 26 and 27 formed in the region of the pressure generating chambers 11 and 12 are formed to have substantially the same width as that of the piezoelectric vibrating bodies 14 and 15. In addition, the electrical insulating layers 24, 25, 26 and 27 are formed to be substantially the same as the thickness of the piezoelectric vibrating bodies 14 and 15.
[0032]
On the electrical insulating layers 24 and 25, adhesion layers 28 and 29 made of titanium (Ti) formed in a stripe shape are formed. The adhesion layer may be a material having excellent adhesion to other piezoelectric vibrators, for example, a material such as platinum (Pt), chromium (Cr), or an alloy, oxide, or nitride containing at least those. The piezoelectric vibrating bodies 14 and 15 extend so as to overlap the electrical insulating layers 28 and 29 and are formed to correspond to the piezoelectric vibrating bodies 14 and 15. The widths of the adhesion layers 28 and 29 are formed to be equal to the width of the piezoelectric vibrators 14 and 15.
[0033]
Since the adhesion layers 28 and 29 are formed, the piezoelectric vibrators 14 and 15 and the electrical insulating layers 24 and 25 are firmly fixed and fixed via the adhesion layers 28 and 29. The individual electrode 23 extends from a region overlapping with the electrical insulating layers 24 and 25 of the piezoelectric vibrators 14 and 15 to reach the adhesion layers 28 and 29, and a part thereof is the adhesion layers 28 and 29. Formed on top. Since the piezoelectric vibrators 14 and 15 are formed in close contact with the electrical insulating layers 24 and 25 via the adhesion layers 28 and 29, the individual electrodes 23 can be surely attached to the adhesion layers even by the vibration of the piezoelectric vibrators 14 and 15. 28 and 29 can be ensured electrically reliably and with high reliability.
[0034]
Terminal electrodes 30 and 31 are formed so as to overlap a part of the adhesion layers 28 and 29. The terminal electrodes 30 and 31 are made of silver having a thickness of about 10 μm, for example. The terminal electrodes 28 and 29 are connected to the drive signal control circuit by a flexible cable (not shown) by a method such as soldering.
[0035]
Since the electrical insulating layers 26 and 27 extending to a part of the pressure generating chambers 11 and 12 are formed with substantially the same width and the same thickness as the piezoelectric vibrating bodies 14 and 15, 12, the vibration shapes of the diaphragm 13 and the piezoelectric vibrators 14 and 15 become smooth, and the occurrence of cracks and the like of the piezoelectric vibrator can be further suppressed.
[0036]
In the region outside the arrangement direction of the piezoelectric vibrators 14 and 15, the common terminal electrodes 33 and 34 are formed on the electrical insulating layer so as to contact the diaphragm 13. Similar to the terminal electrodes 30 and 31, the common terminal electrodes 33 and 34 are made of, for example, silver having a thickness of about 10 μm. And it is connected to the drive signal control circuit by the flexible cable mentioned above. By applying drive signals to the common terminal electrodes 33, 34 and the terminal electrodes 30, 31, a voltage is applied between the diaphragm 13 formed of a conductive member and the individual electrodes 23, and the piezoelectric vibrators 14, 15. And the vibration plate 13 vibrate, the pressure in the pressure generating chamber 10 increases, and ink is ejected from the nozzle openings 1 and 2 as ink droplets.
[0037]
The diaphragm 13 made of a conductive member is formed in almost the entire region of the spacer 11 and is formed to be as thick as possible. Therefore, the impedance can be made extremely small, and the pressure generating chamber can be formed at a high density, for example, 140 μm pitch. Even in an ink jet recording head having a number of nozzles of 1000 nozzles or more, such as a line head having a large number of nozzles, for example, a width equivalent to the width of the recording paper, the drive waveform is stable and stable. Ink ejection can be obtained.
[0038]
In the above-described embodiment, the piezoelectric vibrating body is formed so as to partially cover the electric insulating layer. However, as shown in FIG. 4, the electric insulating layer 51 is formed so as to cover a part of the piezoelectric vibrating body 50. May be. In the case of this embodiment, the individual electrode 52 is formed so as to be continuous with the electrical insulating layer 51 from above the piezoelectric vibrator. A terminal electrode 53 is formed so as to cover a part thereof, and is connected to a drive signal control circuit (not shown) by a joining means such as soldering via a flexible cable (not shown).
[0039]
In the above-described embodiment, when the nozzle openings are arranged in a plane on the nozzle plate and ink is ejected in the deflection direction of the piezoelectric vibrator, a so-called face eject type has been described as an example. When the ink is ejected in the direction perpendicular to the direction, the same effect is obtained in the so-called edge eject type.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the ink jet recording head of the present invention, the impedance of the electrode can be made extremely small by having a diaphragm made of a conductive member and applying a drive signal using the diaphragm as a common electrode. Therefore, even in a high-density, multi-nozzle ink jet recording head, the drive signal can be accurately transmitted to the piezoelectric vibrating body without being dull, and a stable ink flight state can be achieved.
[0041]
In addition, by extending an electric insulating layer in a part of the pressure generating chamber and forming the piezoelectric vibrating body smaller than the pressure generating chamber, a highly reliable ink jet recording head that does not generate cracks in the piezoelectric vibrating body can be obtained. Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of an ink jet recording head according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a top view showing details in the vicinity of a pressure generation chamber of the recording head of FIG.
3 is a cross-sectional view showing details in the vicinity of an electrical insulating layer portion of the recording head of FIG. 1. FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing details in the vicinity of an electrical insulating layer according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 Nozzle opening 10 Pressure generation chamber 13 Diaphragm 14, 15 Piezoelectric vibration body 23 Individual electrodes 24, 25 Electrical insulation layers 26, 27 Electrical insulation layers 28, 29 formed extending in the pressure generation chamber Adhesion layer

Claims (10)

ノズルと連通する圧力発生室と、この圧力発生室に撓み振動を与える圧電振動体とを備え、この圧電振動体の振動により前記圧力発生室のインクを前記ノズルから吐出するインクジェット式記録ヘッドにおいて、
前記圧力発生室を形成する圧力発生室形成部材と、前記圧力発生室の一壁面を形成する導電部材からなる振動板と、該振動板上の前記圧力発生室と対向する位置に前記圧力発生室の長辺方向及び短辺方向の両領域よりも小さい領域に形成された圧電振動体と、該圧電振動体の一部とオーバーラップするよう形成された電気絶縁層と、前記圧電振動体上から前記電気絶縁層上まで形成された電極層とを備えたことを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
In an ink jet recording head comprising a pressure generating chamber communicating with a nozzle and a piezoelectric vibrating body that imparts flexural vibration to the pressure generating chamber, and ejects ink in the pressure generating chamber from the nozzle by vibration of the piezoelectric vibrating body.
A pressure generating chamber forming member that forms the pressure generating chamber; a vibration plate made of a conductive member that forms one wall surface of the pressure generating chamber; and the pressure generating chamber at a position on the vibrating plate facing the pressure generating chamber. A piezoelectric vibrator formed in a region smaller than both of the long side direction and the short side direction, an electrical insulating layer formed so as to overlap with a part of the piezoelectric vibrator, and the piezoelectric vibrator from above An ink jet recording head comprising: an electrode layer formed up to the electrical insulating layer.
前記圧電振動体の一部は、前記電気絶縁層上にオーバーラップして形成されていることを特徴とする請求項1記載のインクジェット式記録ヘッド。  2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein a part of the piezoelectric vibrating body is formed so as to overlap the electric insulating layer. 前記電気絶縁層の一部は、前記圧電振動体上にオーバーラップして形成されていることを特徴とする請求項1記載のインクジェット式記録ヘッド。  2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein a part of the electrically insulating layer is formed so as to overlap the piezoelectric vibrating body. 前記電気絶縁層の厚さは前記圧電振動体の厚さと略同一であることを特徴とする請求項1記載のインクジェット式記録ヘッド。  2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the thickness of the electrical insulating layer is substantially the same as the thickness of the piezoelectric vibrator. 前記電気絶縁層上には密着層が形成されていることを特徴とする請求項1記載のインクジェット式記録ヘッド。  2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein an adhesion layer is formed on the electrical insulating layer. 前記密着層は、Ti、Pt、Cr、あるいは少なくともそれらの一成分を含む材質により形成されていることを特徴とする請求項5記載のインクジェット式記録ヘッド。  6. The ink jet recording head according to claim 5, wherein the adhesion layer is made of Ti, Pt, Cr, or a material containing at least one component thereof. 前記電気絶縁層上で、前記個別電極と端子電極がオーバーラップして形成されていることを特徴とする請求項1記載のインクジェット式記録ヘッド。  2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the individual electrode and the terminal electrode are formed on the electrical insulating layer so as to overlap each other. 前記圧力発生室形成部材の前記振動板が形成された面と反対の面を、ノズル開口が形成されたノズルプレート、共通インク室が形成されたリザーバー形成基板、及び流路となる通孔が形成された蓋板からなる流路形成部材を積層したことを特徴とする請求項1記載のインクジェット式記録ヘッド。  The surface of the pressure generating chamber forming member opposite to the surface on which the diaphragm is formed is formed with a nozzle plate having a nozzle opening, a reservoir forming substrate having a common ink chamber, and a through hole serving as a flow path. 2. An ink jet recording head according to claim 1, wherein a flow path forming member made of a cover plate is laminated. 前記振動板を共通電極とし、この共通電極は前記電気絶縁層上で、端子電極と導通していることを特徴とする請求項1記載のインクジェット式記録ヘッド。  2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the diaphragm is a common electrode, and the common electrode is electrically connected to the terminal electrode on the electrical insulating layer. 前記個別電極と接続する端子電極と、前記共通電極と接続する端子電極が、列設されていることを特徴とする請求項1記載のインクジェット式記録ヘッド。  2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein a terminal electrode connected to the individual electrode and a terminal electrode connected to the common electrode are arranged in a line.
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