JPH04107150A - Manufacturing of ink-jet head - Google Patents
Manufacturing of ink-jet headInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明はインクジェットプリント記録に係わるもので、
特にインク中において圧電変換器を駆動し、ノズル開口
部よりインクを吐出させて、記録紙等の媒体上にインク
像を形成するインクジェット方式の記録装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to inkjet print recording,
In particular, the present invention relates to an inkjet recording apparatus that drives a piezoelectric transducer in ink to eject ink from a nozzle opening to form an ink image on a medium such as recording paper.
更に詳細にはインクジェットヘッドの製造方法に関する
ものである。More specifically, the present invention relates to a method of manufacturing an inkjet head.
[従来の技術]
複数個のノズル開口部を有するノズル形成基板と、その
背(麦に、ある間隔を有して配置され、インクと直接接
触して加圧する圧電変換器とを積層してなるインクジェ
ットヘッドは、特公昭60−8953号公報に開示され
ている。この構造のインクジェットヘッドは、片持ちも
しくは両持ち梁構造である圧電変換器が、ノズル形成基
板に対してほぼ垂直方向に変位することで圧力を発生し
、圧電変換器とノズル形成基板との間にあるインクを吐
出させるようになっている。[Prior Art] A nozzle forming substrate having a plurality of nozzle openings and a piezoelectric transducer placed at a certain interval on the back of the nozzle forming substrate and directly contacting ink to apply pressure are laminated. An inkjet head is disclosed in Japanese Patent Publication No. 60-8953.In this inkjet head, a piezoelectric transducer having a cantilevered or double-sided beam structure is displaced in a direction substantially perpendicular to a nozzle forming substrate. This generates pressure to eject ink between the piezoelectric transducer and the nozzle forming substrate.
このような圧電変換器を用いたインクジェットヘッドは
、製造時、圧電素子と弾性体とを積層してなる板状圧電
変換器をベース部に片持ち梁構造に、室温以上で固着し
た場合、板状圧電変換器がベース中空内部で傾いた状態
で固着されてしまい、ノズル形成基板との間隙の一端を
形成する板状圧電変換器分割後の圧電変換器における振
動部先端位置を安定して確保出来ないという問題点を有
している。そこで、従来、このノズル形成基板との間隙
を形成する圧電変換器における振動部先端位置の精度を
向上させるため、第5図に示すように、中空部1aを有
するベース部1に橋渡しに板状圧電変換器30を固着し
、この板状圧電変換器30を分割して圧電変換器を製造
していた。An inkjet head using such a piezoelectric transducer has a plate-shaped piezoelectric transducer made by laminating a piezoelectric element and an elastic body in a cantilever structure on a base part during manufacturing, and if it is fixed at room temperature or above, the plate will break. The plate-shaped piezoelectric transducer is fixed in a tilted state inside the hollow base, and the tip position of the vibrating part of the piezoelectric transducer after being divided is stably secured. The problem is that it is not possible. Therefore, in order to improve the accuracy of the position of the tip of the vibrating part in the piezoelectric transducer that forms the gap with the nozzle forming substrate, conventionally, as shown in FIG. The piezoelectric transducer 30 is fixed and the plate-shaped piezoelectric transducer 30 is divided to manufacture piezoelectric transducers.
[発明が解決しようとするill!]
上述した従来の製造方法では、板状圧電変換器30をベ
ース部1上に接合した時点で、板状圧電変換器30中の
圧電素子31にクラックが発生ずるという問題点があっ
た。すなわちベース部1の熱膨張係数が圧電素子31よ
り大きい場合、板状圧電変換器30をベース部1上に加
熱固着した後、冷却時におけるベース部1の大きな熱収
縮によりベース中空部1aの圧電素子31に第5図のよ
うに座屈Bが発生し、クラックが発生するという問題が
あった。また、熱膨張係数の大小の関係が異なる場合、
加熱時、圧電素子31の熱膨張により圧縮応力が発生す
るため、五電素子31にクラックが発生していた。[The invention tries to solve ill! ] The conventional manufacturing method described above has the problem that cracks occur in the piezoelectric elements 31 in the plate-shaped piezoelectric transducer 30 when the plate-shaped piezoelectric transducer 30 is bonded onto the base portion 1. That is, when the coefficient of thermal expansion of the base part 1 is larger than that of the piezoelectric element 31, after the plate-shaped piezoelectric transducer 30 is heated and fixed on the base part 1, the large thermal contraction of the base part 1 during cooling causes the piezoelectricity in the base hollow part 1a to increase. There was a problem in that buckling B occurred in the element 31 as shown in FIG. 5, and cracks occurred. In addition, if the relationship between the magnitude of the thermal expansion coefficient is different,
During heating, compressive stress was generated due to thermal expansion of the piezoelectric element 31, so that cracks were generated in the pentaelectric element 31.
そこで本発明はこの様な問題点を解決するもので、その
目的とするところは圧電素子の破壊発生を防ぎ、圧電変
換器における振動部先端位置の安定確保を確立すること
にある。The present invention is intended to solve these problems, and its purpose is to prevent the piezoelectric element from being destroyed and to ensure stability at the tip position of the vibrating part in the piezoelectric transducer.
〔課題を解決するための手段]
本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、複数個の
ノズル開口部を有するノズル形成基板と、前記ノズル開
口部と一対一に配置された圧電変換器と、この圧電変換
器が固着されるベース部とを積層してなるインクジェッ
トヘッドの製造方法であって、まず板状圧電素子と板状
弾性体とを積層して板状圧!変換器を造り、次いでこの
板状圧電変換器の板状圧電素子を、少なくとも2体に分
断してベース部に積層し、その後板状圧電変換器を分割
して前記圧電変換器を形成することを特徴とする。[Means for Solving the Problems] A method for manufacturing an inkjet head according to the present invention includes: a nozzle forming substrate having a plurality of nozzle openings; a piezoelectric transducer disposed one-to-one with the nozzle opening; A method of manufacturing an inkjet head in which a base part to which a transducer is fixed is laminated, and the plate-shaped piezoelectric element and the plate-shaped elastic body are first laminated to form a plate-shaped piezoelectric element. Making a transducer, then dividing the plate-shaped piezoelectric element of this plate-shaped piezoelectric transducer into at least two pieces and stacking them on a base part, and then dividing the plate-shaped piezoelectric transducer to form the piezoelectric transducer. It is characterized by
[実施例]
本発明の一実施例を、圧電変換器が片持ち梁構造で、こ
の構造が、向い合いに二列並列するインクジェットヘッ
ドの例を用い、図面にもとづいて説明する。[Example] An example of the present invention will be described based on the drawings using an example of an inkjet head in which the piezoelectric transducer has a cantilever structure and this structure is arranged in two rows parallel to each other.
第1図と第2図は、インクジェットヘッドの、インクを
吐出させるインクジェット部における片持ち梁構造の一
列を示す部分斜視図と断面図である。ベース部1は、イ
ンクを吐出させるインクジェット部の変形を防ぐために
、金属、セラミックス等、剛性の高い素材で構成されて
いる。ベース部1上には、圧電変換器7に対して一対一
に対応し、電気信号を伝達させるための、棒状の電1i
2が設けられている。この電極2上に、互いに平行に配
置された複数の圧電変換器7は、それぞれ圧電素子3と
、ノズル開口部6側に配置された剛性の高い、金属から
なる弾性体5とで構成されている。この圧電素子3には
、弾性体5側に電極4aが、またベース部1側に電極4
bが形成されている。圧電変換器7は、ベース部1に固
着されている片持ち梁構造であり、自由に変位可能な振
動部11とベース部1への固定部12とからなる。圧電
変換器7の電極4bとべごス部1上の電極2との導通は
、金属粒子や表面に金属処理を施した微粒樹脂を含む熱
硬化型接着剤、あるいはろう付けにより得ることができ
る。スペーサー9は、圧電変換器7の弾性体5例の電極
4aとノズル形成基板8との導通を形成し、かつ圧電変
換器7とノズル形状基板8との間隙を一定に保つための
ものである。スペーサー9としては、金属薄板や前記同
様金属粒子または金属処理を施した微粒樹脂の粒度を限
定したものを含む熱硬化型接着剤を用いることができる
。これにより必要な間隙寸法を形成し、また導通をも形
成している。ノズル形成基板8は、複数本の圧電変換器
7と一対一に対向する複数個のノズル開口6を有してい
る。また、スペーサー9による導通で、圧電素子3の弾
性体5側にあるIE極4aの共通電極としての役割を果
たしている。以上のような各部材を第2図に示すように
積層することで、インクを吐出させるインクジェット部
が構成されている。そして、複数本の圧電変換器7に電
気信号を伝達するFPC(Flexible Pr
1nte、d C1rcuits)10を電極2に
結線することでヘッドが構成されでいる。FIGS. 1 and 2 are a partial perspective view and a sectional view showing a row of cantilever structures in an inkjet section of an inkjet head that ejects ink. The base portion 1 is made of a highly rigid material such as metal or ceramics in order to prevent deformation of the inkjet portion that ejects ink. On the base part 1, a rod-shaped electric wire 1i is arranged in one-to-one correspondence with the piezoelectric transducer 7 and for transmitting electric signals.
2 is provided. A plurality of piezoelectric transducers 7 arranged parallel to each other on this electrode 2 are each composed of a piezoelectric element 3 and a highly rigid elastic body 5 made of metal and arranged on the nozzle opening 6 side. There is. This piezoelectric element 3 has an electrode 4a on the elastic body 5 side and an electrode 4a on the base part 1 side.
b is formed. The piezoelectric transducer 7 has a cantilever structure fixed to the base part 1 and consists of a freely displaceable vibrating part 11 and a fixing part 12 to the base part 1. Electrical conduction between the electrode 4b of the piezoelectric transducer 7 and the electrode 2 on the ceramic portion 1 can be achieved by using a thermosetting adhesive containing metal particles or fine resin particles whose surface has been metallized, or by brazing. The spacer 9 is for forming electrical continuity between the electrode 4a of the five elastic members of the piezoelectric transducer 7 and the nozzle forming substrate 8, and for keeping the gap between the piezoelectric transducer 7 and the nozzle shaped substrate 8 constant. . As the spacer 9, it is possible to use a thermosetting adhesive containing a metal thin plate, metal particles similar to those described above, or metal-treated fine resin particles with a limited particle size. This creates the necessary gap size and also provides continuity. The nozzle forming substrate 8 has a plurality of nozzle openings 6 that face the plurality of piezoelectric transducers 7 one-on-one. Furthermore, due to the electrical conduction provided by the spacer 9, it serves as a common electrode for the IE poles 4a on the elastic body 5 side of the piezoelectric element 3. An inkjet section for ejecting ink is constructed by laminating the above-mentioned members as shown in FIG. 2. Then, an FPC (Flexible Pr.
1nte, dC1rcuits) 10 is connected to the electrode 2 to form a head.
ここでノズルからのインク吐出原理を簡単に説明する。Here, the principle of ejecting ink from the nozzle will be briefly explained.
圧電変換器7の圧電素子3両面の電14a、4b間に電
圧を印加、放電すると、圧電効果により圧電素子3は収
縮、伸長し、この縦振動が弾性体5により振動部11の
自由端11aをノズル開口部6に対してほぼ直角方向に
変位させる。When a voltage is applied and discharged between the voltages 14a and 4b on both sides of the piezoelectric element 3 of the piezoelectric transducer 7, the piezoelectric element 3 contracts and expands due to the piezoelectric effect, and this longitudinal vibration is caused by the elastic body 5 to vibrate the free end 11a of the vibrating part 11. is displaced in a direction substantially perpendicular to the nozzle opening 6.
この変位によりノズル開口部6近傍のインクの圧力が高
まり、インク滴がノズル6より吐出する。This displacement increases the pressure of the ink near the nozzle opening 6, and ink droplets are ejected from the nozzle 6.
従って電圧を選択的に印加、放電することにより振動部
11の自由端が変形変位し、近傍のインクをノズル6か
ら吐出させ印字することが出来る。Therefore, by selectively applying and discharging a voltage, the free end of the vibrating portion 11 is deformed and displaced, and ink in the vicinity can be ejected from the nozzle 6 to perform printing.
弾性体5は、振動時に振動部11がノズル形成基板8に
接触しても圧電素子3が破損しないようにするために、
本実施例ではノズル形成基板8側へ配置したが、反対側
に配置しても同様の変位は得られる。The elastic body 5 is designed to prevent the piezoelectric element 3 from being damaged even if the vibrating part 11 contacts the nozzle forming substrate 8 during vibration.
In the present embodiment, it is arranged on the nozzle forming substrate 8 side, but the same displacement can be obtained even if it is arranged on the opposite side.
次に本実施例の製造工程を第3図と第4図を用い説明す
る。第3図(a)、7− (d)は、片持ち梁構造の振
動部先端を向かい合わせた二列並構造の、圧電変換器7
の製造方法を説明するための斜視図である。第4図は、
インクを吐出させるインクジェット部の積層部材の分解
斜視図である。圧電変換器7を形成するまでの製造方法
を第3図を用い説明する。まず第3図(a)に示すよう
に板状圧電素子13と板状弾性体15とを接合する。こ
こで板状弾性体15は、金属であり延展性を持つため、
板状圧電素子13との接合後では、圧電変換器7へのダ
イシングによる分割が困難となるため、後にダイシング
によって分割される箇所のほとんどの部分15aをあら
かじめエツチングあるいは切断して除去しておく。そし
て、接合後、第3図(b)のように板状圧電素子13に
おける、第2図に示した振動部11の先端位置に相当す
る部分1、3 aを切断して板状圧電素子13を2体に
分断する。この様にして板状圧電変換器17を製造する
。次に、この板状圧電変換器17を第3図(C)のよう
にベース部1上に配置した電極2上に固着する。そして
、第3図(d、)のように板状圧電変換器17をダイシ
ングにより分割することで圧電変換器7を製造する。以
上の工程により圧電変換器7を形成した後、ノズル形成
基板8を圧電変換器7の固定部12上に、振動部11と
ノズル形成基板8との間隙量として必要な粒度のNiメ
ツキ付きの微粒樹脂を分散混入したポリイミド16によ
り固着する。以上の工程からインクを吐出させるインク
ジェット部を造ることが出来る。Next, the manufacturing process of this embodiment will be explained using FIGS. 3 and 4. Figures 3(a) and 7-(d) show piezoelectric transducers 7 having a two-row structure with the tips of the vibrating parts of the cantilever structure facing each other.
FIG. 2 is a perspective view for explaining the manufacturing method. Figure 4 shows
FIG. 3 is an exploded perspective view of a laminated member of an inkjet section that ejects ink. The manufacturing method up to the formation of the piezoelectric transducer 7 will be explained with reference to FIG. First, as shown in FIG. 3(a), the plate-shaped piezoelectric element 13 and the plate-shaped elastic body 15 are joined. Here, since the plate-like elastic body 15 is made of metal and has ductility,
After joining with the plate-shaped piezoelectric element 13, it becomes difficult to divide the piezoelectric transducer 7 by dicing, so most of the portions 15a that will be divided later by dicing are removed by etching or cutting in advance. After bonding, as shown in FIG. 3(b), parts 1 and 3a of the plate-shaped piezoelectric element 13 corresponding to the tip position of the vibrating part 11 shown in FIG. 2 are cut, and the plate-shaped piezoelectric element 13 is Split into two. In this way, the plate-shaped piezoelectric transducer 17 is manufactured. Next, this plate-shaped piezoelectric transducer 17 is fixed onto the electrode 2 placed on the base portion 1 as shown in FIG. 3(C). Then, as shown in FIG. 3(d), the piezoelectric transducer 7 is manufactured by dividing the plate-shaped piezoelectric transducer 17 by dicing. After forming the piezoelectric transducer 7 through the above steps, the nozzle forming substrate 8 is placed on the fixing part 12 of the piezoelectric transducer 7. It is fixed by polyimide 16 into which fine resin particles are dispersed. An inkjet section that discharges ink can be manufactured through the above steps.
本実施例によれば第3図(b)のように板状圧電変換器
17の圧電素子13を、振動部11の先端位置に相当す
る部分13aで切断して2体に分断したので、従来生じ
ていたような座屈が発生せず、したがってクラックの発
生を防止することができる。According to this embodiment, as shown in FIG. 3(b), the piezoelectric element 13 of the plate-shaped piezoelectric transducer 17 is cut at a portion 13a corresponding to the tip position of the vibrating part 11, and is divided into two pieces. Buckling as previously occurring does not occur, and therefore cracks can be prevented from occurring.
ところで、板状圧電変換器17の弾性体15は分割しな
いが、これは圧電変換器7に分割する時、圧電変換器7
の向かい合う列を一度に容易に分割するためと、向かい
合う二列の振動部先端位置を、角度を設けて分割するこ
とで、容易に列間でノズル位置をずらすことができ、る
ようにするためである。By the way, the elastic body 15 of the plate-shaped piezoelectric transducer 17 is not divided;
In order to easily divide the opposing rows at once, and by dividing the tip positions of the vibrating parts of the two opposing rows at an angle, it is possible to easily shift the nozzle position between the rows. It is.
[発明の効果]
本発明によれば、板状圧電変換器の板状圧電素子を分断
した後、ベース部へ固着することで、板状圧電変換器に
生ずる座屈をなくし、クラックの発生を防ぐことができ
、ノズル形成基板に対して振動部の位1を安定確保でき
る。[Effects of the Invention] According to the present invention, by dividing the plate-shaped piezoelectric element of the plate-shaped piezoelectric transducer and then fixing it to the base part, buckling that occurs in the plate-shaped piezoelectric transducer can be eliminated and cracks can be prevented. Therefore, the position of the vibrating part relative to the nozzle forming substrate can be stably secured.
第1図は、本発明により製造されるインクジェットヘッ
ドの一実施例におけるインクを吐出させるインクジェッ
ト部の部分斜視図。
第2図は、同上断面図。
第3図(a)〜(d)は、本発明に係るインクジェット
ヘッドの製造方法を示す斜視図。
第4図は、インクを吐出させるインクジェット部の分解
斜視図。
第5図は、従来の製造法の問題点を説明するためのイン
クジェット部の断面図。
1 ・
2 ・
3 ・
5 ・
6 ・
7 ・
8 ・
9 ・
・ベース部
・ベース部上電極
・圧電素子
・弾性体
・ノズル
・圧電変換器
・ノズル形成基板
・スペーサー
・FPC
・振動部
・固定部
・板状圧電素子
・絶縁層
・板状弾性板
・板状圧電変換器
以上
出願人 セイコーエプソン株式会社
代理人 弁理士 鉛末喜三部 化1名
1/E2図
!・−イース:p
第1図
第4図
第5図FIG. 1 is a partial perspective view of an inkjet section for ejecting ink in an embodiment of an inkjet head manufactured according to the present invention. FIG. 2 is a sectional view of the same as above. FIGS. 3(a) to 3(d) are perspective views showing a method of manufacturing an inkjet head according to the present invention. FIG. 4 is an exploded perspective view of an inkjet unit that discharges ink. FIG. 5 is a cross-sectional view of an inkjet section for explaining the problems of the conventional manufacturing method. 1 ・ 2 ・ 3 ・ 5 ・ 6 ・ 7 ・ 8 ・ 9 ・ ・Base part・Base part upper electrode・Piezoelectric element・Elastic body・Nozzle・Piezoelectric transducer・Nozzle forming substrate・Spacer・FPC ・Vibrating part・Fixing part・Plate-shaped piezoelectric element, insulating layer, plate-shaped elastic plate, plate-shaped piezoelectric transducer, etc. Applicant: Seiko Epson Co., Ltd. Representative Patent attorney: Sanbu Takumi 1 person 1/E2 diagram!・-Ys: p Figure 1 Figure 4 Figure 5
Claims (1)
ノズル開口部と一対一に配置された圧電変換器と、この
圧電変換器が固着されるベース部とを積層してなるイン
クジェットヘッドの製造方法であって、 まず板状圧電素子と板状弾性体とを積層して板状圧電変
換器を造り、次いでこの板状圧電変換器の板状圧電素子
を、少なくとも2体に分断して、ベース部に積層し、そ
の後板状圧電変換器を分割して前記圧電変換器を形成す
ることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。[Claims] A nozzle forming substrate having a plurality of nozzle openings, a piezoelectric transducer arranged one-to-one with the nozzle openings, and a base portion to which the piezoelectric transducer is fixed are laminated. In this method of manufacturing an inkjet head, first, a plate-shaped piezoelectric transducer is manufactured by laminating a plate-shaped piezoelectric element and a plate-shaped elastic body, and then, at least two plate-shaped piezoelectric elements of this plate-shaped piezoelectric transducer are laminated. 1. A method of manufacturing an inkjet head, comprising dividing the plate-shaped piezoelectric transducer into two pieces, stacking the plate-shaped piezoelectric transducer on a base part, and then dividing the plate-shaped piezoelectric transducer to form the piezoelectric transducer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22572590A JPH04107150A (en) | 1990-08-28 | 1990-08-28 | Manufacturing of ink-jet head |
Applications Claiming Priority (1)
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JP22572590A JPH04107150A (en) | 1990-08-28 | 1990-08-28 | Manufacturing of ink-jet head |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH04107150A true JPH04107150A (en) | 1992-04-08 |
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JP22572590A Pending JPH04107150A (en) | 1990-08-28 | 1990-08-28 | Manufacturing of ink-jet head |
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Country | Link |
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JP (1) | JPH04107150A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07137251A (en) * | 1993-06-18 | 1995-05-30 | Seikosha Co Ltd | Ink jet head |
-
1990
- 1990-08-28 JP JP22572590A patent/JPH04107150A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH07137251A (en) * | 1993-06-18 | 1995-05-30 | Seikosha Co Ltd | Ink jet head |
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