JPH0445946A - On-demand type ink jet print head - Google Patents

On-demand type ink jet print head

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JPH0445946A
JPH0445946A JP15436990A JP15436990A JPH0445946A JP H0445946 A JPH0445946 A JP H0445946A JP 15436990 A JP15436990 A JP 15436990A JP 15436990 A JP15436990 A JP 15436990A JP H0445946 A JPH0445946 A JP H0445946A
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piezoelectric
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修 中村
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent an ink from invading piezoelectric devices by providing spaces forming ink sumps oppositely to the free edges of a piezoelectric element array and arranging a partition member oppositely, while furthermore arranging cutoff partition member so as to cut off the spaces from the free edges of the piezoelectric element array. CONSTITUTION:A cavity section is partitioned into independent cavities 11 partitioned at every piezoelectric element by cavity partitions b52 made of a material equivalent to that of array partitioning sections 5. The cavities 11 are cut off from the piezoelectric elements 4 completely by cavity partitions a51 as a cutoff partition material made by a material equivalent to the string partitioning section 5, and the cavity partitions a51 are stuck fast also to a substrate 1. Faces facing the piezoelectric elements 4 in the cavities 11 and the cavity partitions a51 are made of partition blocks 3 such as ceramic or plastic or metal as a facing partition member, and the partition blocks 3 are fixed to the substrate 1. When piezoelectric element blocks are to be fixed to the substrate 1, a quantity of stretch of the piezoelectric element 4 works effectively on free edges of the cavities 11.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、印字データの入力を受けた時点で、インクを
液滴又はミストとして飛翔させ、このインク滴又はミス
トにより記録用紙にドツトを形成させるオンデマンド型
インクジエッ1〜式印字ヘッドに関する。具体的分野と
してコンピュータの山力端末や、カラープリンタ用等と
して広く用いられている。
Detailed Description of the Invention [Industrial Field of Application] The present invention is capable of ejecting ink as droplets or mist when printing data is input, and forming dots on recording paper with the ink droplets or mist. The present invention relates to an on-demand type ink jet type 1-type print head. Specifically, it is widely used in computer terminals, color printers, etc.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

オンデマンド型インクジェット式印字ヘッドは、大きく
分けて3種類のものがあり、第1のものはノズルの直下
又は壁面にインクを瞬間的に気化さぜるヒータを設け、
気化時の膨張圧力によりインク滴を生成し、飛γ羽させ
る、いわゆるバブルジェット型であり、また第2のもの
はインク溜部を形成する容器に信号により変形する圧電
素子を設け、変形時に生じる圧力によりインクを液滴ど
して飛翔させるもの、さらに第3のものは、インク溜部
内にノズルに対向させて圧電素子を配設し、この圧′F
IE素子の伸縮によりノズル領域に動圧を生じさせてイ
ンク滴を飛翔させるものである。
On-demand inkjet printheads are broadly divided into three types.The first type is equipped with a heater that instantly vaporizes the ink directly below the nozzle or on the wall.
This is a so-called bubble jet type in which ink droplets are generated and blown away by the expansion pressure during vaporization, and the second type is a so-called bubble jet type in which a piezoelectric element that deforms in response to a signal is installed in the container that forms the ink reservoir, and the ink droplets are generated when deformed. A third type uses pressure to make ink droplets fly, and a third type has a piezoelectric element disposed in the ink reservoir facing the nozzle, and this pressure
The expansion and contraction of the IE element generates dynamic pressure in the nozzle area, causing ink droplets to fly.

」二記第3の形式のオンデマンド型インクジェット式印
字ヘッドは、日本特許公報特公昭60−8953号公報
に示されたように、インクタンクを構成する容器の壁面
に複数のノズル開口を形成するとともに、各ノズル開に
1と対向するように伸縮方向を一致させて圧電素子を容
器内に配設して構成させている。この印字ヘッドは、印
字信号を圧電素子に印加して圧電素子を伸長させ、この
ときに発生するインクの動圧によりノズルからインク滴
を飛出させて印刷用紙にドラI・を形成させるものであ
る。
The on-demand inkjet print head of the third type in Section 2 has a plurality of nozzle openings formed in the wall of a container constituting an ink tank, as shown in Japanese Patent Publication No. 1989-8953. At the same time, piezoelectric elements are disposed in the container so that the expansion and contraction directions coincide with each other so as to face the opening of each nozzle. This print head applies a print signal to a piezoelectric element to cause the piezoelectric element to expand, and the dynamic pressure of the ink generated at this time causes ink droplets to fly out from the nozzle to form a driver I on the printing paper. be.

このような形式の印字ヘッドにおいては、インク溜部内
の圧電素子の表面電極が、インクの記録用紙への何着又
は浸透性を高めるために添加された添加剤、例えば界面
活性剤等により浸蝕されないように、また各圧電素子間
の電気的絶縁を確実なものにしなければならないという
問題がある。
In this type of print head, the surface electrodes of the piezoelectric elements in the ink reservoir are not corroded by additives, such as surfactants, added to increase the adhesion or permeability of the ink to the recording paper. In addition, there is a problem in that electrical insulation between each piezoelectric element must be ensured.

さらに、液滴の形成効率が高く飛翔が大きいことが望ま
しいが、圧電素子の単位長さ、及び単位当りの伸縮率は
極めて小さいため、印字に要求される液滴の形成効率と
飛翔力を得るには、インクの動圧がノズル開[二1に集
中する構造とさらには高い電圧を印加することが必要と
なり、構造及び駆動回路や電気絶縁対策が複雑化すると
いう問題かある。
Furthermore, it is desirable for the droplet formation efficiency and flight to be large, but since the unit length and expansion/contraction rate per unit of the piezoelectric element are extremely small, it is necessary to obtain the droplet formation efficiency and flight force required for printing. However, there is a problem in that the dynamic pressure of the ink is concentrated at the nozzle opening, and it is necessary to apply a high voltage, which complicates the structure, drive circuit, and electrical insulation measures.

」二記問題を解決するために以下の提案が提示されてい
る。まず、圧電素子の表面電極の保護処理として圧電素
子の特性を損なわないようしこ樹脂系の薄膜をコーティ
ング等で形成、又は薄膜のボーローの形成、又は酸化被
膜形成等積々の方法があるが、駆動回路側への圧電素子
の一部露出した正負電極の接続方法の複雑化や、保護膜
の剥離・欠損による信頼・1([の低下および製造プロ
セスの複雑化によるコスト高等の問題がある。また、各
圧電素子間の電気的絶縁に対しては絶縁性インクの使用
と圧電素子の表面電極の絶縁処理等の方法がある。表r
Iri電極の絶縁処理については絶縁膜の形成があげら
れるが前述の保護処理と同様の問題点がある。また絶縁
性インクの使用については例えば絶縁性油ベースのイン
ク等は印字品質確保、特に滲み対策との絡みで成分材料
が限定又は特定化されてしまう為、使用及び保存条件等
も限定され、しかもコストも割高になりさらに構造も複
雑化するという問題がある。さらにまた、印字に要求さ
れる液滴の形成効率と飛翔力を得るためのインクの動圧
がノズル開1コに集中する構造として、−射的にインク
溜部側のノズル開口部をインク出口開[1部より大きく
する方法である。具体的にはノズル間口部を有する部材
の厚み方向に断差及びホーン型形状を設ける方法、また
日本特許公報特公昭60−8953号公報の中で示され
た円錐形、さらにまた、インク溜部側に」二記形状を突
出させる方法等積々の提案が提示されている。しかし、
この様な方法の実現に際しては、インク溜部側の)ズル
開口部、すなわち容器の内壁部に複雑な形状を形成させ
るため、加工法が極端に限定され、非常に高いコストと
なってしまっていた。
” The following proposals are presented to solve the second problem. First, there are many methods for protecting the surface electrodes of piezoelectric elements, such as coating a thin resin film, forming a thin film hollow, or forming an oxide film so as not to impair the characteristics of the piezoelectric element. , the method of connecting the partially exposed positive and negative electrodes of the piezoelectric element to the drive circuit side becomes complicated, and there are problems with reliability due to peeling and damage of the protective film and high cost due to the complexity of the manufacturing process. In addition, there are methods for electrically insulating between each piezoelectric element, such as using insulating ink and insulating the surface electrode of the piezoelectric element.Table r
An example of insulation treatment for Iri electrodes is the formation of an insulating film, but this has the same problems as the aforementioned protection treatment. Regarding the use of insulating inks, for example, insulating oil-based inks are limited or specified in terms of component materials in order to ensure printing quality, especially in relation to measures against bleeding, so usage and storage conditions are also limited. There are problems in that the cost is relatively high and the structure is also complicated. Furthermore, in order to obtain the droplet formation efficiency and flying force required for printing, the dynamic pressure of the ink is concentrated in one nozzle opening. This is a method of making the volume larger than 1 part. Specifically, there is a method of providing a gap and a horn shape in the thickness direction of a member having a nozzle opening, a conical shape shown in Japanese Patent Publication No. 8953/1980, and a method of providing an ink reservoir part. A number of proposals have been made, including methods for making the shape protrude from the sides. but,
When implementing such a method, a complex shape is formed on the nozzle opening (on the ink reservoir side), that is, on the inner wall of the container, which extremely limits the processing methods and results in extremely high costs. Ta.

また印字に要求される飛翔力を得るために高い電圧を印
加しない方法として、日本特許公報特開昭63−295
269号公報に示されているように、電極と圧電材料を
交互にザンドイッチ状に積層したインクジェット印字ヘ
ッド用の圧電素子が提案されている。この圧電素子によ
れば電極間距離を可及的に小さくすることができるため
、駆動信号の電圧を下げることができるという効果かあ
る。
In addition, as a method of not applying high voltage to obtain the flying force required for printing, Japanese Patent Publication No. 63-295
As shown in Japanese Patent No. 269, a piezoelectric element for an inkjet print head has been proposed in which electrodes and piezoelectric materials are alternately laminated in a sandwich pattern. According to this piezoelectric element, since the distance between the electrodes can be made as small as possible, there is an effect that the voltage of the drive signal can be lowered.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、このような圧電素子は小型に成形するこ
とが困難であるため、その用途が限定されるという問題
がある。
However, since it is difficult to mold such a piezoelectric element into a small size, there is a problem that its applications are limited.

本発明は、上記問題を解決することが目的であり、 本発明の第1の目的は、圧電素子の表面電極がインクに
より浸蝕されないようにしてインク対応性及び信頼性の
高い新規なオンデマンド型インクジェット式印字ヘッド
を提供することにある。
The purpose of the present invention is to solve the above-mentioned problems.The first purpose of the present invention is to provide a novel on-demand type that is compatible with ink and has high reliability by preventing the surface electrode of a piezoelectric element from being eroded by ink. An object of the present invention is to provide an inkjet print head.

本発明の第2の目的は、各圧電素子間の電気的絶縁を確
実なものにしてインク対応性及び信頼性の高い新規なオ
ンデマンド型インクジェット式印字ヘツI・を提供する
ことにある。
A second object of the present invention is to provide a novel on-demand inkjet printing head I that has high ink compatibility and reliability by ensuring electrical insulation between each piezoelectric element.

本発明の第3の目的は、可及的に低い電圧でインク液滴
の形成効率の高い十分な飛翔力を備えた新湯なオンデマ
ンド型インクジエッI−式印字ヘッドを提供することに
ある。
A third object of the present invention is to provide a new on-demand type inkjet I-type print head that has sufficient flying force to form ink droplets with high efficiency at the lowest possible voltage.

本発明の第4の目的は、小型かつ高密度で実用的なオン
デマンド型インクジェット式印字ヘッドを提供すること
にある。
A fourth object of the present invention is to provide a compact, high-density, and practical on-demand inkjet printhead.

本発明の第5の目的は、安価で量産性に優れたオンデマ
ンド型インクジェット式印字ヘッドを提供することにあ
る。
A fifth object of the present invention is to provide an on-demand inkjet print head that is inexpensive and has excellent mass productivity.

〔課題を解決するだめの手段〕[Failure to solve the problem]

本発明のオンデマンド型インクジェット式印字ヘッドは
、圧電材料と導電材料とで形成した圧電板を所定の幅で
すJ断し、一端を基台に固定又は当接し、(Ii!端を
自由端として配置した圧電素子列と、前記自由端に対向
させてインク溜めを形成する空間を設けて配置した対向
仕切部材と、該対向仕切部材に対向させて前記空間と前
記自由端とを遮断するように前記空間の前記自由端側に
配設した遮断仕切部材と、前記空間に対向するノズル開
1コを有するノズル部材と、前記圧電素子列の間に配置
した列間仕切部材とからなることを特徴とする。
In the on-demand inkjet print head of the present invention, a piezoelectric plate made of a piezoelectric material and a conductive material is cut to a predetermined width, one end is fixed to or abuts on a base, and the (Ii! end is set as a free end). an array of piezoelectric elements disposed, an opposing partition member disposed facing the free end to form a space forming an ink reservoir, and an opposing partition member opposing the opposing partition member so as to block the space from the free end. It is characterized by comprising: a blocking partition member disposed on the free end side of the space, a nozzle member having one nozzle opening facing the space, and a row partition member disposed between the rows of piezoelectric elements. do.

また、前記遮断仕1i、7J部材が前記列間仕切部材か
ら延設してなることを特徴とする。
The present invention is also characterized in that the blocking partitions 1i and 7J members extend from the row partitioning members.

さらにまた、前記列間仕切部材が前記空間を前記圧電素
子毎に仕切るように延設してなることを特徴とする。
Furthermore, it is characterized in that the row partition member extends so as to partition the space for each piezoelectric element.

さらにまた、前記遮断仕切部材又は前記列間仕切部材が
電気的絶縁性を有する材料からなることを特徴とする。
Furthermore, the shielding partition member or the row partition member is made of an electrically insulating material.

さらにまた、前記遮断仕1i7J部材又は前記列間仕切
部材が注入充填して硬化する材料からなることを特徴と
する。
Furthermore, the shielding member 1i7J or the row partition member is made of a material that can be injected and hardened.

さらにまた、前記圧電板がペースト状圧電材料と導電材
料をそれぞれ層状に交互に積層して焼成してなることを
特徴とする。
Furthermore, the piezoelectric plate is characterized in that the piezoelectric plate is formed by laminating a paste piezoelectric material and a conductive material alternately in layers and firing the layers.

〔作用〕[Effect]

」二記のようにしてなる本発明のオンデマンド型インク
ジェット式印字ヘッドは、圧電素子列の自由端に対向さ
せてインク溜めを形成する空間を設けて対向仕切部材を
配置し、その空間と圧電素子列の自由端とを遮断するよ
うに遮断仕切部材を配設することにより、インクの圧電
素子側への浸入を阻止することができ、インクの記録用
紙への付着又は浸透性を高めるために添加させた添加剤
、例えば界面活性剤等による圧電素子の表面の電極の浸
蝕が無くなる。
In the on-demand inkjet print head of the present invention, the on-demand inkjet print head according to the present invention is constructed by providing a space facing the free end of a row of piezoelectric elements and forming an ink reservoir, and arranging an opposing partition member to connect the space to the piezoelectric element. By arranging the blocking partition member so as to block the free end of the element array, it is possible to prevent ink from entering the piezoelectric element side, and to increase the adhesion or permeability of ink to the recording paper. Erosion of the electrodes on the surface of the piezoelectric element due to added additives such as surfactants is eliminated.

また、遮断仕切部材が列間仕切部材から延設されること
により一体的に形成されることになるため、強度が増大
し耐剥離性が向上する。
Further, since the blocking partition member is extended from the row partition member and is integrally formed, the strength is increased and the peeling resistance is improved.

さらにまた、列間仕切部材がインク溜めを形成する空間
を圧電素子列毎に仕切るように延設し、それぞれの空間
に独立させることにより、圧電素子の伸縮によるインク
への動圧のノズル開口部隣方向への逃げ及び干渉が無く
なることにより、インク滴形成効率を上げて飛翔力を大
きくすることになる。
Furthermore, by extending the column partitioning member so as to partition the space forming the ink reservoir for each row of piezoelectric elements, and making each space independent, the dynamic pressure applied to the ink by the expansion and contraction of the piezoelectric elements can be applied to the nozzle opening adjacent to the nozzle opening. By eliminating directional escape and interference, the efficiency of ink droplet formation is increased and the flying force is increased.

さらにまた、遮断仕切部材又は列間仕切部材が電気的絶
縁性を有する材料からなることにより、各圧電素子間が
電気的に完全に絶縁されることになるため、各圧電素子
間のリークや絡短の発生が無くなる。
Furthermore, since the cut-off partition member or the row partition member is made of an electrically insulating material, each piezoelectric element is completely electrically insulated, which prevents leaks and short circuits between each piezoelectric element. will no longer occur.

さらにまた、圧電素子列がペースト状圧電材料と導電材
料をそれぞれ層状に交互に積層して焼成した圧電板を所
定の幅で切断したものであることにより、低い電圧で十
分な飛翔力を得ることができる。
Furthermore, the piezoelectric element array is made by cutting a piezoelectric plate made by laminating paste-like piezoelectric material and conductive material alternately in layers and firing them into a predetermined width, so that sufficient flying force can be obtained with a low voltage. I can do it.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明の詳細を実施例により図面を参照して説明す
る。
The details of the present invention will be explained below using examples with reference to the drawings.

第1図〜第5図は本発明における第1の形式のオンデマ
ンド型インクジェッ1−式印字ヘッドの構成を示すもの
であり、第1図は外観斜視図、第2図は平面図、第3図
は第2図におけるA−A′断面でノズル部を中心とした
駆動部の断面図、第4図は第2図におけるB−B’断面
で仕切部を中心とした断面図、第5図は第2図における
ノズル8を設けたノズル形成部7をμ余去した平面図。
1 to 5 show the configuration of a first type of on-demand inkjet type print head according to the present invention, in which FIG. 1 is an external perspective view, FIG. 2 is a plan view, and FIG. The figure is a cross-sectional view of the drive unit taken along the line A-A' in Figure 2 and centered on the nozzle part, Figure 4 is a cross-sectional view taken along the line B-B' in Figure 2 and centered on the partition part, and Figure 5 2 is a plan view of the nozzle forming portion 7 provided with the nozzle 8 shown in FIG.

第3図及び第4図及び第5図及び第12図において、圧
電素子4は強固な15の接着剤またはろう付けによって
基板1及びハウジング2に固定されている。圧7!素子
4は圧電定数d33方向に縦振動するように内部電極が
交互にキャビティ11と対向方向にy1ニ成されている
。圧?!!素子4の外部電極は、上下面に全面にわたっ
て形成され、9の接着剤又はろう付り祠又は導電相を介
して基板1上に形成されたリード電極14と電気的に接
続している。
In FIGS. 3 and 4 and 5 and 12, the piezoelectric element 4 is fixed to the substrate 1 and the housing 2 by strong 15 adhesive or brazing. Pressure 7! The element 4 has internal electrodes arranged alternately in the direction y1 facing the cavity 11 so as to longitudinally vibrate in the piezoelectric constant d33 direction. Pressure? ! ! The external electrodes of the element 4 are formed over the entire upper and lower surfaces, and are electrically connected to the lead electrodes 14 formed on the substrate 1 via an adhesive, a brazing pad, or a conductive layer 9.

さらに圧電素子4の列の間の隙間はヤング率が圧電素子
4のヤング率の20%以下である接着剤又は充填剤等の
電気絶縁性樹脂系材料で埋められて硬化し、5の列間仕
切部を形成している。また、キャビティ部は、列間仕切
部5と同等の材料のキャビティ仕切部b52によって各
圧電素子4毎に仕切られ独立したキャビティ11どなっ
ている。
Furthermore, the gaps between the rows of piezoelectric elements 4 are filled with an electrically insulating resin material such as an adhesive or filler whose Young's modulus is 20% or less of that of the piezoelectric elements 4, and the material is cured. It forms a part. Further, the cavity portion is divided into independent cavities 11 for each piezoelectric element 4 by a cavity partition portion b52 made of the same material as the row partition portion 5.

またキャビティ11と圧電素子4は、列間仕切部5ど同
等の材料の遮断仕切部材であるキャビティ仕切部a51
によって完全しこ遮断され、キャビティ仕切部a51は
基板1とも強く密着されている。
Further, the cavity 11 and the piezoelectric element 4 are connected to a cavity partition part a51 which is a blocking partition member made of the same material as the row partition part 5.
The cavity partitioning portion a51 is also tightly adhered to the substrate 1.

キャビティ1]内の圧電素子4及びキャビティ仕切部a
51に対向する面はセラミックス又はプラスチック又は
金属等の対向仕切部材である仕切ブロック3で形成され
、仕切ブロック3は基板1に固着されている。またキャ
ビティ11に対向したノズル8を形成したノズル形成部
7は、キャビティIJ及び仕切ブロック3及び圧電素子
4及びハウジング2及びキャビティ仕切部a51及びキ
ャビティ仕切部b52のそれぞれの基板1側と反対側の
端間に圧電素子4の列の間の隙間を埋めた列間仕切部5
と同等の1料で所定の厚さと大きさに形成されている。
piezoelectric element 4 and cavity partition part a in cavity 1]
The surface facing 51 is formed of a partition block 3 which is an opposing partition member made of ceramic, plastic, metal, etc., and partition block 3 is fixed to substrate 1. Further, the nozzle forming part 7 in which the nozzle 8 facing the cavity 11 is formed is located on the side opposite to the substrate 1 side of the cavity IJ, the partition block 3, the piezoelectric element 4, the housing 2, the cavity partition part a51, and the cavity partition part b52, respectively. A row partition part 5 that fills the gap between the rows of piezoelectric elements 4 between the ends
It is formed of a single material equivalent to the above to a predetermined thickness and size.

前述の妬き構成を成す本発明によるオンデマンド型イン
クジェット式印字ヘッドについて製造プロセスを追いな
がら訂述する。
The on-demand type ink jet print head according to the present invention having the above-mentioned configuration will be described in detail while following the manufacturing process.

第6図は、基板1の詳細図である。同時に多数個取りが
できるように図中の破線aは1ユニットの線すなわち1
ヘツドで基板1を設計している。
FIG. 6 is a detailed view of the substrate 1. The broken line a in the figure is the line for one unit, that is, one
The board 1 is designed using the head.

取り枚数は各ヘッドのノズル数及び製造装置の能力によ
って決定される。この基板1は絶縁材料より成り、アル
ミナ等のセラミックス、あるいはガラス基板等が用いら
れる。21はインク導入用のスルーホールで17−ザー
又は型取りによって裏面と貫通している。22は表面電
極で焼成により作成した導通電極用の導通ベーストであ
り一般的にはAg/Pd系、A u / P d系、P
t/Pd系が用いられる。もちろんその(l!lの導通
ペーストも用いることができ、厚さは3/im〜20μ
mまでが好ましい。この上に仕切ブロック3及び圧電素
子ブロック34を15の接着剤で接着する。接着剤は、
エポキシ系又はシリコン系等の樹脂系接着剤又はAgろ
う等を用いる。
The number of sheets to be produced is determined by the number of nozzles in each head and the capacity of the manufacturing equipment. This substrate 1 is made of an insulating material, and a ceramic such as alumina, a glass substrate, or the like is used. Reference numeral 21 denotes a through hole for introducing ink, which penetrates through the back surface 17 by laser or molding. 22 is a conductive base for a conductive electrode made by firing a surface electrode, and is generally made of Ag/Pd type, A u / P d type, P
A t/Pd system is used. Of course, conductive paste (l!l) can also be used, and the thickness is 3/im~20μ
Up to m is preferred. The partition block 3 and the piezoelectric element block 34 are adhered onto this with adhesive No. 15. The adhesive is
A resin adhesive such as epoxy or silicone adhesive, Ag solder, or the like is used.

第7図は、基板1上に仕切ブロック3と圧電素子ブロッ
ク34を接着した図である。この時点では圧電素子34
は各アレイに分割されておらずブロック状態図である。
FIG. 7 is a diagram in which the partition block 3 and the piezoelectric element block 34 are bonded onto the substrate 1. At this point, the piezoelectric element 34
is a block state diagram that is not divided into each array.

この圧電素子ブロック34は上下面にそれぞれ外部電極
が表面全体にカバーされている。また図中31は、将来
キャビティを形成するため所定の厚さだけを確保した空
隙であり、第9図で示すように、レジストフィルムを貼
すイリけ、またはフォトリソ用のレジスト等を流し込み
固化させる等、後で除去可能な可溶性樹脂32で充填す
る。
This piezoelectric element block 34 has external electrodes covering the entire surface of each of the upper and lower surfaces. In addition, 31 in the figure is a gap with a predetermined thickness for forming a cavity in the future, and as shown in Figure 9, it is used for pasting a resist film or for pouring photolithographic resist, etc., and solidifying it. etc., is filled with a soluble resin 32 that can be removed later.

圧電素子ブロック34を基板1に固定する際、キャビテ
ィ11側と反対側の端は、高強度の圧電素子4と同等の
ヤング率を有する部材にて固定されることにより、圧電
素子4の伸縮量はキャビティ11側の自由端側に有効に
作用することができる。そのため、本実施例ではハウジ
ング2をセラミックス等の高ヤング率材料とし、圧電素
子4の固定端に密着するよう当接配置した。更に固定を
確実にするためには、基板1と圧電素子4及びハウジン
グ2と圧電素子4間の第3図の6と9の部分に高ヤング
率の接着剤を使用することも可能である。例えば、ガラ
スフリット相、セラミックス系ベースト祠等であり、焼
成等により固着化可能である。
When fixing the piezoelectric element block 34 to the substrate 1, the end opposite to the cavity 11 side is fixed with a member having a Young's modulus equivalent to that of the high-strength piezoelectric element 4, thereby controlling the amount of expansion and contraction of the piezoelectric element 4. can effectively act on the free end side on the cavity 11 side. Therefore, in this embodiment, the housing 2 is made of a material with a high Young's modulus such as ceramics, and is arranged in close contact with the fixed end of the piezoelectric element 4. In order to further ensure the fixation, it is also possible to use an adhesive with a high Young's modulus between the substrate 1 and the piezoelectric element 4 and between the housing 2 and the piezoelectric element 4 at the portions 6 and 9 in FIG. For example, it is a glass frit phase, a ceramic base, etc., and can be fixed by firing or the like.

さらに圧電素子4について詳述する。Furthermore, the piezoelectric element 4 will be explained in detail.

第8図(a)は圧電素子ブロック34を示すもので図中
符号40. 40. 40.  ・・・・・・はそれぞ
れ一方の電極を構成する導電層であり、また42゜42
.42.  ・・・・・・は他方の電極を構成する導電
層で、各導電層は互いに平行となるように交互に圧電材
料44,44.  ・・・・・・にサンドイッチ状態に
配設され、また一方の電極40,40.  ・・・・・
・どなる導電層は一方の側面(図中下面)に露出され、
また他方の電fi42. 42.  ・・・・・・とな
る導電層は他力の側面(図中上面)に露出するように構
成されている。このような層構造は、適当な圧電素子材
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をグリーンシート状とし、この表面
に印刷法により内部電極材料を印刷、このシートを交互
に必要枚数重ねてラミネートする。こうして所定枚数を
形成し、予備乾燥及びシンタリングを行ない、焼結体と
する。この状態が第8図(a)である。この直方体状の
ものの内部電極42及び40が露出している面にそれぞ
れ導電材料47.48を塗布乾燥又は焼成して第8図(
b)となる。これが圧電素子ブロック34であり、最終
的にはスリブI・46を入れて各アレイに分割して使用
する。
FIG. 8(a) shows the piezoelectric element block 34, and the reference numeral 40. 40. 40. ...... are conductive layers constituting one electrode, and 42°42
.. 42. . . . are conductive layers constituting the other electrode, and each conductive layer is made of piezoelectric materials 44, 44 . . . alternately parallel to each other. . . . in a sandwich manner, and one electrode 40, 40 .・・・・・・
・The conductive layer is exposed on one side (bottom side in the figure),
Also, the other electric fi42. 42. The conductive layer . Such a layered structure is achieved by forming an appropriate piezoelectric element material, such as a composite perovskite ceramic material based on titanate/lead zirconate, into a green sheet, printing internal electrode material on the surface using a printing method, and then printing the required number of sheets alternately. Laminate over and over. In this way, a predetermined number of sheets are formed, and pre-drying and sintering are performed to obtain a sintered body. This state is shown in FIG. 8(a). Conductive materials 47 and 48 are applied to the exposed surfaces of the rectangular parallelepiped and where the internal electrodes 42 and 40 are exposed, respectively, and dried or fired, as shown in FIG.
b). This is the piezoelectric element block 34, which is eventually divided into each array by inserting the sleeve I.46.

このように構成した各素子の一方の電極を接続している
導電層47には、それぞれ独立のリード部材を接続し、
また他方の電極を接続している導電層48には共通のリ
ード部材を接続する。これにより、独立のリード部材と
共通のリード部材との間に電気信号を印加すると、独立
のリード部材により選択的に信号が印加された圧電素子
は、導電層を介して電極間に同一の電圧を同時に印加さ
れることになるから、電極間の圧電材料が同時に伸長し
、各層の変位が足し合わされて自由端側が軸方向へ変位
する。もとより、各導電層は、極めて薄く形成されてい
るから、最大限の伸長を行わせるための電圧は極めて小
さな値で済むことになる。
Independent lead members are connected to the conductive layer 47 connecting one electrode of each element configured in this way,
Further, a common lead member is connected to the conductive layer 48 connecting the other electrode. As a result, when an electric signal is applied between the independent lead members and the common lead member, the piezoelectric element to which the signal is selectively applied by the independent lead member will receive the same voltage between the electrodes via the conductive layer. are applied at the same time, the piezoelectric material between the electrodes simultaneously expands, the displacements of each layer are added up, and the free end side is displaced in the axial direction. Of course, since each conductive layer is formed extremely thin, an extremely small voltage is required to achieve maximum elongation.

この圧電素子ブロック34は、導電剤により基板1上の
電極と導通している。導通方式は種々あるが、一般には
Agロウ材や導電ペーストや導電性接着剤を用いる。又
、金属ボウルを基板と圧電素子の間で押しつぶして用い
る場合もある。導電スペースは電極面全体である必要は
なく、ある部分が確実に導通されていればよい。ただし
前述したように圧電素子ブロック34はカッティングし
て使用される為、各アレイ毎に導通しているよう配慮す
る必要はある。
This piezoelectric element block 34 is electrically connected to the electrode on the substrate 1 through a conductive agent. Although there are various conduction methods, Ag brazing material, conductive paste, or conductive adhesive is generally used. Also, a metal bowl may be pressed between the substrate and the piezoelectric element. The conductive space does not need to be the entire electrode surface, it is sufficient that a certain portion is reliably conductive. However, as mentioned above, since the piezoelectric element block 34 is used by cutting, it is necessary to take care to ensure continuity for each array.

次に、この状態のものを第9図の一点鎖線CC′の方向
に、ダイシングソーやワイヤーソーを用いて所定の幅の
スリットを入れる。この時、基板1の表面電極22も分
割される様、基板1の表面から10〜50μmの深さま
でカッティングを行なう。この時、同様のスリブI・幅
で仕切ブロック3も圧電素子4の各アレイと同様にカッ
ティングされる。ピッチはむろん所望の数値で良い。例
えば300DP 工のヘッドを作るのであれば片側15
0DPIで169.3μmピッチとなる。こうしてカッ
トされた圧電素子4の周囲を囲い込むようにハウジング
2を設置する。ハウジング2は基板1及び圧電素子4の
各アレイのキャビティ11側の逆端面と強力に当接又は
固着されている。
Next, in this state, a slit of a predetermined width is made in the direction of the chain line CC' in FIG. 9 using a dicing saw or a wire saw. At this time, cutting is performed to a depth of 10 to 50 μm from the surface of the substrate 1 so that the surface electrode 22 of the substrate 1 is also divided. At this time, the partition block 3 is also cut in the same manner as each array of piezoelectric elements 4 with the same sleeve I and width. Of course, the pitch may be any desired value. For example, if you are making a 300 DP head, it is 15 per side.
At 0DPI, the pitch is 169.3 μm. The housing 2 is installed so as to surround the piezoelectric element 4 thus cut. The housing 2 is strongly abutted or fixed to the opposite end surface of the substrate 1 and each array of piezoelectric elements 4 on the cavity 11 side.

ここで用いる接着剤はヤング率ができるだけ大きいこと
が望ましい。
It is desirable that the adhesive used here has as large a Young's modulus as possible.

次に第10図に示すようにワイヤーソー等によりカッテ
ィングしてできた圧電素子4及び仕切ブロック3及び可
溶性樹脂32の所定の幅のスリット空間に樹脂系材料を
注入充填して硬化させ列間仕切部5を形成させる。樹脂
系材料はエポキシ系、シリコン系等が適当であるが、硬
化膜が適度な硬度と密着性及び強度をもっていればこれ
にこだわる必要はない。また、この樹脂系材料は電気絶
縁性をも合わせもたせており、基板1の表面電極22の
カッティング部も充填されているため、圧電素子4の各
アレイの列方向は基板1の表面をも含めて遮断されかつ
電気的にも絶縁されることになるわけである。
Next, as shown in FIG. 10, a resin material is injected and filled into the slit spaces of a predetermined width of the piezoelectric element 4, the partition block 3, and the soluble resin 32, which are cut with a wire saw or the like, and hardened to form the row partitions. Form 5. Suitable resin materials include epoxy, silicone, etc., but there is no need to be particular about these as long as the cured film has appropriate hardness, adhesion, and strength. In addition, this resin material also has electrical insulation properties, and the cutting part of the surface electrode 22 of the substrate 1 is also filled, so that the row direction of each array of piezoelectric elements 4 includes the surface of the substrate 1. In other words, it is cut off and electrically insulated.

次に第11図のようにワイヤーソー等によって可溶性樹
脂32と列間仕切部5を、圧電素子4の可溶性樹脂32
側の端面に沿ってカッティングしWの幅のスリット33
を形成する。このときに列間仕切部5が分断されてキャ
ビティ仕切部b52が形成される。このスリット33の
幅Wは後述のキャビティ仕切部a51に必要な所望の幅
である。
Next, as shown in FIG.
Cut along the side end surface and make a slit 33 with a width of W.
form. At this time, the row partitions 5 are divided to form cavity partitions b52. The width W of this slit 33 is a desired width necessary for a cavity partition part a51, which will be described later.

このとき3.!!!板1の表面から10〜50μmの深
さまでカッティングを行なう。このどき、圧電素子4は
基板1の表面も含めて分離線断状態となる。
At this time 3. ! ! ! Cutting is performed to a depth of 10 to 50 μm from the surface of the plate 1. At this time, the piezoelectric element 4 including the surface of the substrate 1 is in a disconnected state.

さらに次に、第12図のようにスリット33に樹脂系材
料を注入充填し硬化させキャビティ仕切部a51を形成
させる。この樹脂系材料はエポキシ系、シリコン系等が
適当であるが、硬化膜が適度な硬度及び強度をもってい
ればこれにこだわる必要はない。また電気絶縁性も合わ
せもたせており、前述の列間仕切部5の場合と同様に遮
断され電気的にも絶縁される。従って列間仕切部5とキ
ャビティ仕切部a51の形成によって、圧電素子4は各
アレイ毎に基板1の面も含めてキャビティ111こ対し
ても遮断されかつ電気的に絶縁されたことになる。
Further, as shown in FIG. 12, a resin material is injected and filled into the slit 33 and hardened to form the cavity partition part a51. Suitable resin materials include epoxy, silicone, etc., but there is no need to be particular about these as long as the cured film has appropriate hardness and strength. It also has electrical insulation properties, and is electrically insulated by being cut off in the same way as in the case of the row partitions 5 described above. Accordingly, by forming the row partitions 5 and the cavity partitions a51, the piezoelectric elements 4 are isolated and electrically insulated from the cavity 111 including the surface of the substrate 1 for each array.

=19= また、スリット33にキャビティ仕切部a51を形成す
るための樹脂系材料がスリット33から外部へ流出しな
いように渣れ止め壁を部組(図示していない)として、
または治具化(図示していない)して繰り返し使用でき
るようにして設けである。
=19= In addition, a sludge prevention wall (not shown) is used as a subassembly (not shown) to prevent the resin material for forming the cavity partition part a51 in the slit 33 from flowing out from the slit 33.
Alternatively, it can be made into a jig (not shown) so that it can be used repeatedly.

次に各圧電素子4の71/イ上面に形成されている電極
を導通させ共通電極を取り出す。基板1側と各圧電素子
4のアレイ下面の電極は個別リード電極として構成され
ており、上面は例えばハウジング2の外壁を利用する等
して基板1側共通電極端子13に導通させる。第13図
はその1例を示すものであり、ハウジング2表面に導電
ペーストで導電路を形成している。図で61がハウジン
グ表面導電路であり、圧電素子4のアレイの上面電極と
導電ペースト62で導通している。又、導電路61は基
板」二の共通電4filaとも導電ペースト63で導通
している。この電気的接合方式はいろいろとあり、例え
ばフレキシブルケーブルを利用したり、ワイヤボンディ
ングする等も可能である。
Next, the electrodes formed on the upper surface of each piezoelectric element 4 are made conductive and the common electrode is taken out. The electrodes on the substrate 1 side and the lower surface of the array of each piezoelectric element 4 are configured as individual lead electrodes, and the upper surface is electrically connected to the common electrode terminal 13 on the substrate 1 side by using, for example, the outer wall of the housing 2. FIG. 13 shows one example, in which a conductive path is formed on the surface of the housing 2 using conductive paste. In the figure, reference numeral 61 denotes a housing surface conductive path, which is electrically connected to the upper surface electrode of the array of piezoelectric elements 4 through a conductive paste 62. Further, the conductive path 61 is electrically connected to the common conductor 4fila of the substrate 2 through a conductive paste 63. There are various methods of electrical connection, such as using a flexible cable or wire bonding.

次に、ノズル形成部7及びノズル8について詳述する。Next, the nozzle forming section 7 and the nozzle 8 will be explained in detail.

第14図はその一例を示すもので、ハウジング2の外側
を囲むように、さらにノズル形成部7の厚さの予定の位
置りよりE寸法高い枠16を基板1に仮接着し、前述の
列間仕切部5又は51のキャビティ仕切部aを形成した
樹脂系材料と同等の材料を枠16の」二面まで注入充填
し硬化させる。次に枠16を外してノズル形成部7の厚
さの予定の位置りの位置まで研削して平滑にする。
FIG. 14 shows an example of this, in which a frame 16 that is higher than the intended thickness of the nozzle forming part 7 by a dimension E is temporarily attached to the substrate 1 so as to surround the outside of the housing 2, and A material equivalent to the resin material used to form the cavity partition part a of the partition part 5 or 51 is injected and filled up to two sides of the frame 16 and hardened. Next, the frame 16 is removed and ground to the desired thickness of the nozzle forming portion 7 to make it smooth.

研削は表面研削盤やラッピング装置、またはダイシング
ソーを用いて行なう。その後、レーザーまたはドリルに
よりキャビティ11を形成する為に可溶性樹脂を充填し
てあった真上の所定の位置にノズル形成部7の厚さを貫
いた穴であるノズル8を正確に穴明けする。穴明は精度
は、−例として、圧電素子4を各アレイに分割するカッ
ティング時の基準、例えば基板1に設けた基準穴、また
は圧電素子ブロック34のX−Y端面等と同一にして穴
明けすることにより数μm以下にすることができる。ま
たノズル形成後7の厚さは、0.05〜0.5mm程度
の薄さであり、透明グレードの樹脂系材料を使用し、キ
ャビティ11を形成するため充填してあった可溶性樹脂
32を着色する等により、仕切ブロック3とキャビティ
仕切部a51とキャビティ仕切部b52と列間仕切部5
と圧電素子4どの識別が画像処理技術等により簡単にで
きる。従って傾きの無い正確な位置への穴明けが可能で
ある。また、枠16は外さないで同時に研削しても良く
、その場合は基板1に確実に接着等する必要がある。こ
のようにノズル形成部7のノズル8の近傍が各仕切部材
に囲まれ非常に強く支持及び接着又は密着されており、
変形や剥離などが生じることは無くなり、また前述のカ
ッティングにおいての列間仕切部とキャビティ仕切部a
51及びb52どに対応した基板の表面部分は、基板材
が露出するところまで確実にカッティングされているた
め、各仕切部材との接着又は密着強度が大きく、さらに
各仕切部材どうじの接着又は密着強度も大きく圧電素子
4の各アレイ毎に、キャビティ11との遮断、かつ電気
的絶縁が完全になり、各キャビデイ11毎に分離独立し
ている。よって、各圧電素子4へのインク等の浸入が無
く、電気的短絡も無く、また圧電素子4にょる動圧の隣
ノズルへの影響も少ない。
Grinding is performed using a surface grinder, lapping machine, or dicing saw. Thereafter, to form the cavity 11, a nozzle 8, which is a hole penetrating the thickness of the nozzle forming part 7, is accurately drilled at a predetermined position directly above the area filled with the soluble resin using a laser or a drill. The accuracy of drilling is as follows: - For example, the holes are drilled in the same manner as the reference hole provided in the substrate 1, or the X-Y end face of the piezoelectric element block 34, etc. when cutting the piezoelectric element 4 into each array. By doing so, the thickness can be reduced to several μm or less. The thickness of the nozzle 7 after formation is about 0.05 to 0.5 mm, and transparent grade resin material is used, and the soluble resin 32 filled to form the cavity 11 is colored. By doing so, the partition block 3, the cavity partition part a51, the cavity partition part b52, and the row partition part 5
Identification of the piezoelectric element 4 and the piezoelectric element 4 can be easily performed using image processing technology or the like. Therefore, it is possible to drill holes in accurate positions without tilting. Further, the frame 16 may be ground at the same time without being removed; in that case, it is necessary to securely bond it to the substrate 1. In this way, the vicinity of the nozzle 8 of the nozzle forming part 7 is surrounded by each partition member and is very strongly supported and adhered or closely attached.
Deformation and peeling will no longer occur, and the row partition part and cavity partition part a in the above-mentioned cutting will no longer occur.
The surface portions of the substrate corresponding to 51 and b52 are reliably cut to the point where the substrate material is exposed, so the adhesion or adhesion strength with each partition member is high, and the adhesion or adhesion strength between each partition member is also high. Also, each array of piezoelectric elements 4 is completely isolated and electrically insulated from the cavity 11, and each cavity 11 is separated and independent. Therefore, ink or the like does not enter each piezoelectric element 4, there is no electrical short circuit, and the influence of the dynamic pressure exerted by the piezoelectric element 4 on adjacent nozzles is small.

次にキャビティ11を形成するために充填してあった可
溶性樹脂32を除去する。ポジ系のフォトレジストであ
れば、アセトンまたはアンモニア水にて除去するのが好
適であり、ネガ系フォトレジストであれば強酸系の水溶
液を加温して吹きつけて除去する。これにより第12図
に示すようにキャビティ11を形成することができる。
Next, the soluble resin 32 filled to form the cavity 11 is removed. If it is a positive type photoresist, it is suitable to remove it with acetone or aqueous ammonia, and if it is a negative type photoresist, it is removed by heating and spraying a strong acid type aqueous solution. Thereby, a cavity 11 can be formed as shown in FIG. 12.

本図は第9図において仕切」ブロック3も圧電素子4と
同時にカッティングされ第10図のように樹脂系材料を
そのスペースに注入充填し硬化させ、さらに第11図の
ようにキャビティと圧電素子との遮断部材の予定スペー
スとして所要のWの幅のスリット33に樹脂系材料を注
入充填し硬化させ、そのあと可溶性樹脂32を除去して
形成したものであり、さらにそのあと形成したノズル形
成部7を削除した状態の一例である。
This figure shows that in FIG. 9, the partition block 3 is also cut at the same time as the piezoelectric element 4, and as shown in FIG. It is formed by injecting and filling a resin material into a slit 33 having a width of the required width W as the planned space for the blocking member, and then hardening it, and then removing the soluble resin 32. This is an example of a state in which .

一23= 本実施例では仕切ブロック3をはさんでキャビティ11
を対向させる方式について記述してきたが、もちろんノ
ズル開口は一列でも良いし、あるいは更に多列化するこ
とも容易である。また、このように構成された印字ヘッ
ドは、ケーブル12を介して電気信号が圧電素子4に印
加すると、圧電素子4. 4. 4.  ・・・・・・
は電極の積層方向に伸長するから、圧電素子の自由端は
前面のインクを仕切ブロック3に向けて押出すことにな
る。これによりインクは、動圧を受けてノズル開口8に
突入し、インク滴となって外部空間を飛翔し、印刷用紙
にドツトを形成する。
-23 = In this embodiment, the cavity 11 is sandwiched between the partition blocks 3.
Although the method in which the nozzle openings are opposed to each other has been described, it is of course possible to have a single row of nozzle openings, or it is also easy to have multiple rows of nozzle openings. Further, in the print head configured in this way, when an electric signal is applied to the piezoelectric element 4 via the cable 12, the piezoelectric element 4. 4. 4.・・・・・・
extends in the stacking direction of the electrodes, so the free end of the piezoelectric element pushes out the ink on the front toward the partition block 3. As a result, the ink rushes into the nozzle opening 8 under dynamic pressure, becomes an ink droplet, flies in the external space, and forms a dot on the printing paper.

電気信号の印加がなくなると、圧電素子は元の状態に縮
小し、仕切ブロック3と圧電素子4の間隙にインクが流
入して次のインク滴発生に備えることになる。
When the electric signal is no longer applied, the piezoelectric element contracts to its original state, and ink flows into the gap between the partition block 3 and the piezoelectric element 4 in preparation for the generation of the next ink droplet.

ところで、本実施例では遮断絶縁部月としてのキャビテ
ィ仕切部a51を他の仕切部の形成のあとで形成するよ
うに記述してきたが、所望のスリットを形成しておき他
の仕切部と同時に一体形成=24− しても良く、さらにはノズル形成部と同時に一体形成し
ても良く、その方法に限定するものではない。第15図
は仕切部形成のその他の実施例の一例を示した図であり
、仕切部が全て一体に形成されている。
By the way, in this embodiment, the cavity partition part a51 as the cut-off insulating part has been described as being formed after the formation of the other partition parts, but the desired slits are formed and the cavity partition part a51 is formed integrally with the other partition parts at the same time. Formation=24- It may also be formed integrally with the nozzle forming portion, and the method is not limited thereto. FIG. 15 is a diagram showing an example of another embodiment of forming the partition portions, in which all the partition portions are integrally formed.

また、本実施例ではノズル形成部を注入充填し硬化させ
る材料で形成するように記述してきたが、この方法に限
定するものではなく、フィルムや樹脂製プレート、金属
製プレー、ガラスプレート等で所定の位置に接着剤等で
接着しても良い。さらに、第16図は各キャビティの仕
切部材たる樹脂系材料5が仕切ブロック3まで延設され
ていない第2の実施例を示す図である。第1の実施例は
高密度形ヘッドである為、クロストークの問題がある。
Furthermore, in this embodiment, the nozzle forming part is described as being formed with a material that is injected and cured, but the method is not limited to this method. It may be adhered to the position with adhesive or the like. Furthermore, FIG. 16 is a diagram showing a second embodiment in which the resin material 5 serving as the partition member of each cavity does not extend to the partition block 3. Since the first embodiment is a high-density head, there is a problem of crosstalk.

本実施例は比較的、隣接するノズル開口部の密度が高く
ない場合は有効であり、十分に実用性がある。図はノズ
ル形成部7を透視しており、圧電素子間及び圧電素子と
キャビティとの間は樹脂系材料5及び51により埋めら
れている。図で3は圧電素子列を仕切る仕切ブロックで
ある。この実施例の場合は、仕切ブロック3と圧電素子
ブロック34は密着して接着し、圧電素子4毎の分割ス
リットと、圧電素子4のキャビティ側端面のスリットに
樹脂系材料5を埋めた後、第7図の空隙31のようにス
リットを入れてキャビティ9oを形成することができる
。第16図の91はこのようにして形成したギャップで
ある。また仕切ブロック3は圧電素子ブロック34の圧
電作用に寄与しない層を延設して、その層を後でカット
し、仕切ブロック3として使用することも可能である。
This embodiment is relatively effective when the density of adjacent nozzle openings is not high, and is sufficiently practical. In the figure, the nozzle forming portion 7 is seen through, and the space between the piezoelectric elements and between the piezoelectric element and the cavity is filled with resin-based materials 5 and 51. In the figure, 3 is a partition block that partitions the piezoelectric element rows. In the case of this embodiment, the partition block 3 and the piezoelectric element block 34 are closely adhered, and the dividing slit for each piezoelectric element 4 and the slit on the cavity side end face of the piezoelectric element 4 are filled with the resin material 5, and then A cavity 9o can be formed by making a slit like the void 31 in FIG. 7. 91 in FIG. 16 is the gap formed in this manner. Further, the partition block 3 may be used as the partition block 3 by extending a layer that does not contribute to the piezoelectric action of the piezoelectric element block 34 and cutting that layer later.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように、本発明の構成によれば、インク溜め
すなわちキャビティと圧電素子との間に遮断仕切部材す
なわちキャビティ仕切部aを設けることにより、圧電素
子側へのインクの浸入を阻止し、インクの記録用紙への
性能を高めるため添加された添加剤例えば界面活性剤等
による圧電素子の表面の電極の浸蝕を防ぐと共に導電性
インク等による短絡をも防止することができ、インクの
対応性の良い信頼性の高いオンデマンド型インクジェッ
ト式印字ヘッドを実現できるという効果を有する。また
、各仕切部材が注入充填して硬化する樹脂系材料である
ことにより、同時又は延設による一体形成ができ、各々
の強度も増大できることにより、簡単でかつ精度良く変
形等の無いオンデマンド型インクジェット式印字ヘッド
を実現できるという効果を有する。さらにまた、列間仕
切部の延設によりキャビティが各圧電素子毎に仕切って
独立化できるため、隣どうしのキャビティへのインクの
逃げ及び干渉が無くなることにより、圧電素子によるノ
ズルへのインクの動圧を集中できることにより、インク
滴形成効率を上げて飛翔力を大きくすることも実現でき
るという効果を有する。さらにまた、積層型圧電素子の
d33方向振動の利用により低い電圧で十分な飛翔力を
備えたインク滴を発生させることができるという効果を
も有する。さらに本発明の方式は同時多数個取りが可能
であり、非常に安価なインクジェット式印字ヘッドを製
造することができ、かつ高密度化と高信頼性にも優れた
方式で、小型化と低コス1−=27− 化が同時に実現でき、きわめて効果の大きい発明である
As described above, according to the configuration of the present invention, by providing the blocking partition member, that is, the cavity partition part a, between the ink reservoir, that is, the cavity, and the piezoelectric element, ink is prevented from entering the piezoelectric element side. Additives added to improve the performance of ink on recording paper, such as surfactants, can prevent corrosion of the electrodes on the surface of the piezoelectric element, and can also prevent short circuits caused by conductive ink, etc., and improve the ink's compatibility. This has the effect of realizing a highly reliable on-demand inkjet print head. In addition, since each partition member is made of a resin material that is injected and hardened, it can be integrally formed at the same time or by extending it, and the strength of each can be increased, making it easy to use on-demand type with high precision and no deformation. This has the effect of realizing an inkjet print head. Furthermore, by extending the row partitions, the cavities can be partitioned into individual piezoelectric elements, which eliminates ink leakage and interference with adjacent cavities, reducing the dynamic pressure of the ink to the nozzles caused by the piezoelectric elements. This has the effect of increasing the ink droplet formation efficiency and increasing the flying force. Furthermore, by utilizing the vibration in the d33 direction of the laminated piezoelectric element, it is possible to generate ink droplets with sufficient flying force at a low voltage. Furthermore, the method of the present invention allows for the production of multiple inkjet printheads at the same time, making it possible to manufacture very inexpensive inkjet printheads.It is also a method that is superior in high density and high reliability, resulting in miniaturization and low cost. 1-=27- at the same time, and is an extremely effective invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図〜第5図は本発明における第1の形式のオンデマ
ンド型インクジェット式印字ヘッドの構成を示すもので
あり、 第1図は外観斜視図。 第2図は平面図。 第3図は第2図におけるA−A’断面でノズル部を中心
として駆動部の断面図。 第4図は第2図におけるB−B’断面で仕切部を中心と
した断面図。 第5図は第2図におけるノズルを設けたノズル形成部を
除去した平面図。 第6図〜第14図は本発明における製造プロセス関係図
であり、 第6図は基板の詳細図。 第7図は基板上に仕切ブロックと圧電素子ブロックを接
着した図。 第8図(a)は圧電素子ブロックの焼結体の状態図。 第8図(b)は圧電素子ブロックの外部電極付の状態図
。 第9図は圧電素子ブロックの分割カッティングの状態図
。 第10図は列間仕切部形成菌。 第11図はキャビティ仕切部すの形成図。 第12図はキャビティ仕切部aとキャビティ11の形成
図。 第13図は共通電極の取り出し状態の一例を示した図。 第14図はノズル形成部及びノズルの形成状態の一例を
示す図。 第15図は仕切部形成のその他の実施例の一例を示した
図。 第16図は各キャビティの仕切部材が延設されていない
第2の実施例を示す図。 1・・・基板 2・・・ハウジング 3・・・仕切ブロック 4・・・圧電素子 5・・・列間仕切部 7・・・ノズル形成部材 8・・・ノズル 11.90・・・キャビティ 12・・・ケーブル 51・・・キャビティ仕切部a 52・・・キャビティ仕切部す 以  上
1 to 5 show the structure of a first type of on-demand inkjet print head according to the present invention, and FIG. 1 is an external perspective view. Figure 2 is a plan view. FIG. 3 is a cross-sectional view of the drive section taken along the line AA' in FIG. 2 and centered on the nozzle section. FIG. 4 is a sectional view taken along the line BB' in FIG. 2 and centered around the partition. FIG. 5 is a plan view with the nozzle forming part provided with the nozzle in FIG. 2 removed. 6 to 14 are diagrams related to the manufacturing process according to the present invention, and FIG. 6 is a detailed diagram of the substrate. FIG. 7 is a diagram showing a partition block and a piezoelectric element block adhered to a substrate. FIG. 8(a) is a state diagram of a sintered body of a piezoelectric element block. FIG. 8(b) is a state diagram of the piezoelectric element block with external electrodes attached. FIG. 9 is a state diagram of dividing and cutting a piezoelectric element block. Figure 10 shows bacteria forming the row partitions. FIG. 11 is a diagram showing the formation of the cavity partition. FIG. 12 is a diagram showing the formation of the cavity partition a and the cavity 11. FIG. 13 is a diagram showing an example of a state in which the common electrode is taken out. FIG. 14 is a diagram showing an example of a nozzle forming portion and a state in which the nozzle is formed. FIG. 15 is a diagram showing an example of another embodiment of forming a partition portion. FIG. 16 is a diagram showing a second embodiment in which the partition members of each cavity are not extended. 1... Substrate 2... Housing 3... Partition block 4... Piezoelectric element 5... Row partition part 7... Nozzle forming member 8... Nozzle 11.90... Cavity 12. ... Cable 51 ... Cavity partition part a 52 ... Cavity partition part A and above

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)圧電材料と導電材料とで形成した圧電板を所定の
幅で切断し、一端を基台に固定又は当接し、他端を自由
端として配置した圧電素子列と、前記自由端に対向させ
てインク溜めを形成する空間を設けて配置した対向仕切
部材と、該対向仕切部材に対向させて前記空間と前記自
由端とを遮断するように前記空間の前記自由端側に配設
した遮断仕切部材と、前記空間に対向するノズル開口を
有するノズル部材と、前記圧電素子列の間に配置した列
間仕切部材とからなることを特徴とするオンデマンド型
インクジェット式印字ヘッド。
(1) A piezoelectric plate made of a piezoelectric material and a conductive material is cut to a predetermined width, one end is fixed to or in contact with a base, and the other end is arranged as a free end, and a row of piezoelectric elements is arranged opposite to the free end. an opposing partition member disposed to provide a space for forming an ink reservoir; and a blocking member disposed on the free end side of the space so as to face the opposing partition member and isolate the space from the free end. An on-demand inkjet print head comprising: a partition member; a nozzle member having a nozzle opening facing the space; and a row partition member disposed between the rows of piezoelectric elements.
(2)前記遮断仕切部材が、前記列間仕切部材から延設
してなることを特徴とする請求項1記載のオンデマンド
型インクジェット式印字ヘッド。
(2) The on-demand inkjet print head according to claim 1, wherein the blocking partition member extends from the row partitioning member.
(3)前記列間仕切部材が、前記空間を前記圧電素子毎
に仕切るように延設してなることを特徴とする請求項1
記載のオンデマンド型インクジェット式印字ヘッド。
(3) Claim 1 characterized in that the row partition member extends so as to partition the space for each piezoelectric element.
On-demand inkjet printhead as described.
(4)前記遮断仕切部材が、電気的絶縁性を有する材料
からなることを特徴とする請求項1記載のオンデマンド
型インクジェット式印字ヘッド。
(4) The on-demand inkjet print head according to claim 1, wherein the shielding partition member is made of an electrically insulating material.
(5)前記列間仕切部材が、電気的絶縁性を有する材料
からなることを特徴とする請求項2記載のオンデマンド
型インクジェット式印字ヘッド。
(5) The on-demand inkjet print head according to claim 2, wherein the column partition member is made of an electrically insulating material.
(6)前記遮断仕切部材が、注入充填して硬化する材料
からなることを特徴とする請求項1又は4記載のオンデ
マンド型インクジェット式印字ヘッド。
(6) The on-demand inkjet print head according to claim 1 or 4, wherein the blocking partition member is made of a material that is injected and cured.
(7)前記列間仕切部材が、注入充填して硬化する材料
からなることを特徴とする請求項2又は3又は5記載の
オンデマンド型インクジェット式印字ヘッド。
(7) The on-demand inkjet print head according to claim 2, wherein the column partition member is made of a material that is injected and cured.
(8)前記圧電板が、ペースト状圧電材料と導電材料を
それぞれ層状に交互に積層して焼成してなることを特徴
とする請求項1記載のオンデマンド型インクジェット式
印字ヘッド。
(8) The on-demand inkjet print head according to claim 1, wherein the piezoelectric plate is formed by laminating and firing paste-like piezoelectric material and conductive material alternately in layers.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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