JPH08118622A - Printing head for ink jet printer - Google Patents

Printing head for ink jet printer

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JPH08118622A
JPH08118622A JP26285194A JP26285194A JPH08118622A JP H08118622 A JPH08118622 A JP H08118622A JP 26285194 A JP26285194 A JP 26285194A JP 26285194 A JP26285194 A JP 26285194A JP H08118622 A JPH08118622 A JP H08118622A
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JP
Japan
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ink
ink ejection
piezoelectric element
piezoelectric
print head
Prior art date
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Pending
Application number
JP26285194A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Satake
健一 佐武
Koichi Baba
弘一 馬場
Kikunosuke Tsuji
菊之助 辻
Takashi Watanabe
剛史 渡辺
Setsuo Hori
節夫 堀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Mita Industrial Co Ltd
Original Assignee
Mita Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Mita Industrial Co Ltd filed Critical Mita Industrial Co Ltd
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PURPOSE: To enhance the image quality of the image formed on paper by making ejected ink droplets as uniform as possible. CONSTITUTION: A printing head 1 is constituted by bonding a vibration plate 3 composed of a titanium plate to a substrate 2 having recessed parts constituting ink sumps 201, pressure chambers 202, ink passages 204 and ink jet passages 203 formed on the upper and rear surfaces thereof. PZTs are precipitated on the vibration plate 3 at the positions opposed to the pressure chambers 202 and the ink jet passages 203 by a hydrothermal synthesizing method to provide first and second piezoelectric elements 41, 42. Ink is pressurized by the first piezoelectric element 41 to be ejected from each of ink jet orifices 203A and pressurized immediately thereafter by the second piezoelectric element 42 and the ejected ink is instantaneously separated from the ink in each of the ink jet passages 203 to uniformize the size of an ink droplet.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットプリン
タ用の印字ヘッドの構造に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a print head structure for an ink jet printer.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、駆動源として圧電素子を用いたイ
ンクジェットプリンタ用の印字ヘッドが知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a print head for an ink jet printer using a piezoelectric element as a drive source is known.

【0003】図13は、従来のカイザー方式による印字
ヘッドの構造を示す要部断面図である。同図に示す印字
ヘッド300は、表面部に複数個のドット印字部305
が紙面、奥行き方向に並設されたもので、各ドット印字
部305は、インク溜り301a、加圧室301b、イ
ンク流路301c、インク噴出路303a、インク噴出
口303b及び圧電素子304を備えている。
FIG. 13 is a cross-sectional view of an essential part showing the structure of a conventional print head of the Kaiser system. The print head 300 shown in the figure has a plurality of dot printing units 305 on the surface.
Are arranged side by side in the paper surface and in the depth direction, and each dot printing unit 305 includes an ink reservoir 301a, a pressure chamber 301b, an ink flow passage 301c, an ink ejection passage 303a, an ink ejection outlet 303b, and a piezoelectric element 304. There is.

【0004】各ドット印字部305のインク溜り301
a、加圧室301b及びインク流路301cは、感光性
ガラスからなる基板301の表面に所定パターンの凹部
を形成し、該基板301の表面に振動板302を接着剤
で接合して構成されている。また、圧電素子304は、
上記上記加圧室302の加圧源で、例えばチタン酸ジル
コン酸鉛(以下、PZTという)からなる圧電部材30
4cの表裏面に電極304a,304bを形成したもの
である。圧電素子304は、振動板302の加圧室30
2に対向する位置に接着剤で接着して取り付けられてい
る。
Ink pool 301 of each dot printing unit 305
a, the pressurizing chamber 301b, and the ink flow path 301c are configured by forming concave portions of a predetermined pattern on the surface of a substrate 301 made of photosensitive glass, and bonding a vibration plate 302 to the surface of the substrate 301 with an adhesive. There is. Further, the piezoelectric element 304 is
The pressure source of the pressure chamber 302 is a piezoelectric member 30 made of, for example, lead zirconate titanate (hereinafter referred to as PZT).
Electrodes 304a and 304b are formed on the front and back surfaces of 4c. The piezoelectric element 304 is used for the pressure chamber 30 of the vibration plate 302.
It is attached to the position facing 2 with an adhesive.

【0005】また、各ドット印字部305のインク噴出
路303a及びインク噴出口303bは、振動板302
が接合された基板301の先端に、インク噴出路303
a及びインク噴出口303bが形成されたノズルプレー
ト303を紫外線硬化型接着剤で接着して構成されてい
る。
In addition, the ink ejection passage 303a and the ink ejection port 303b of each dot printing section 305 have a vibration plate 302.
At the tip of the substrate 301 to which the
The nozzle plate 303 on which a and the ink ejection port 303b are formed is bonded by an ultraviolet curable adhesive.

【0006】上記振動板302は、加圧室301bの天
井部を変形可能にする側壁を構成するとともに、上記イ
ンク流路301a、加圧室301b及びインク溜り30
1aの側壁も構成している。
The vibrating plate 302 constitutes a side wall that allows the ceiling portion of the pressurizing chamber 301b to be deformed, and the ink flow passage 301a, the pressurizing chamber 301b and the ink reservoir 30 are provided.
It also constitutes the side wall of 1a.

【0007】そして、上記印字ヘッド300は、以下の
手順で製造されている。まず、上記感光性ガラスからな
る基板301の表面にフォトリソグラフィー技術により
インク溜り301a、加圧室301b及びインク流路3
01cの凹部が形成され、この基板301の表面に同一
の感光性ガラスからなる振動板302が熱融着により接
合される。
The print head 300 is manufactured by the following procedure. First, the ink reservoir 301a, the pressure chamber 301b, and the ink flow path 3 are formed on the surface of the substrate 301 made of the photosensitive glass by photolithography.
A concave portion 01c is formed, and a vibration plate 302 made of the same photosensitive glass is bonded to the surface of the substrate 301 by heat fusion.

【0008】次に、振動板302が接合された基板30
1(以下、この基板をヘッド基板306という)の振動
板302の表面に共通電極としてITO(Indium
Tin Oxide)膜307が形成された後、該振
動板302の上記加圧室301bに対向する位置に、予
め部品として製造されている圧電素子304がエポキシ
系接着剤で接着して取り付けられる。そして、ヘッド基
板306の先端に、インク噴出面が撥水性処理されたノ
ズルプレート303が紫外線硬化型接着剤で接合されて
印字ヘッド300が完成する。
Next, the substrate 30 to which the diaphragm 302 is joined
1 (hereinafter, this substrate is referred to as a head substrate 306) is used as an electrode (ITO (Indium)
After the Tin Oxide) film 307 is formed, a piezoelectric element 304, which is manufactured in advance as a component, is attached to a position facing the pressure chamber 301b of the vibration plate 302 with an epoxy adhesive. Then, the nozzle plate 303 having the water-repellent ink jet surface is joined to the tip of the head substrate 306 with an ultraviolet curable adhesive to complete the print head 300.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところで、用紙に形成
される文字や画像は、印字されたドットの集合体として
表現されるから、用紙に印字されるドットは、可及的均
一であることが望ましい。すなわち、印字ヘッド300
のインク噴出口303bから均一な大きさのインク滴が
均一な速度で噴出されることが望ましい。
By the way, since the characters and images formed on the paper are expressed as a set of printed dots, the dots printed on the paper should be as uniform as possible. desirable. That is, the print head 300
It is desirable that the ink droplets of uniform size be ejected from the ink ejection port 303b of No. 3 at a uniform speed.

【0010】上記従来の印字ヘッド300は、圧電素子
304を接着剤により振動板302に張り合わせている
ので、圧電素子304間の接着強度のバラツキが比較的
大きくなっている。このため各ドット印字部305間で
インクの加圧力が相違し、インクの噴出速度のバラツキ
が生じることとなっている。
In the above conventional print head 300, since the piezoelectric element 304 is attached to the vibration plate 302 with an adhesive, the variation in the adhesive strength between the piezoelectric elements 304 is relatively large. For this reason, the ink pressure is different between the dot printing units 305, and the ink ejection speed varies.

【0011】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
で、可及的均一なインク滴を噴出させて用紙に高画質の
画像を形成することのできるインクジェットプリンタ用
印字ヘッドを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and provides a print head for an ink jet printer capable of forming a high quality image on a sheet by ejecting ink droplets as uniform as possible. To aim.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、変形可能な側
壁を有する加圧室と、上記加圧室の変形可能な側壁の外
側面に設けられた第1の圧電部材と、上記加圧室の下流
側に設けられ、変形可能な側壁を有するインク噴出路
と、上記インク噴出路の変形可能な側壁の外側面であっ
てインク噴出口の近傍に設けられた第2の圧電部材と、
上記インク噴出口からインク滴を噴出させるべく上記第
1の圧電部材に駆動電圧を印加する第1の駆動手段と、
第1の圧電部材に駆動電圧が印加された後、該駆動電圧
に基づき第1の圧電部材に生じる変形動作が終了するタ
イミングで第2の圧電部材に駆動電圧を印加する第2の
駆動手段とを備えたものである(請求項1)。
According to the present invention, there is provided a pressurizing chamber having a deformable side wall, a first piezoelectric member provided on an outer surface of the deformable side wall of the pressurizing chamber, and the pressurizing member. An ink ejection path provided on the downstream side of the chamber and having a deformable side wall; and a second piezoelectric member provided on the outer side surface of the deformable side wall of the ink ejection path and near the ink ejection port.
First drive means for applying a drive voltage to the first piezoelectric member to eject ink droplets from the ink ejection port;
Second driving means for applying a driving voltage to the second piezoelectric member at a timing at which the deforming operation of the first piezoelectric member based on the driving voltage ends after the driving voltage is applied to the first piezoelectric member. Is provided (Claim 1).

【0013】なお、上記インクジェットプリンタ用印字
ヘッドにおいて、上記加圧室及びインク噴出路の変形可
能な側壁はチタン板からなり、上記第1及び第2の圧電
部材は、上記チタン板に化学結合してなるPZTで構成
すると良い(請求項2)。
In the print head for the ink jet printer, the deformable side walls of the pressure chamber and the ink ejection passage are made of a titanium plate, and the first and second piezoelectric members are chemically bonded to the titanium plate. It is preferable that the PZT is composed of the following (claim 2).

【0014】[0014]

【作用】請求項1記載の発明によれば、第1の圧電部材
に駆動電圧が印加されると、該第1の圧電部材に電気歪
が生じ、加圧室の側壁が内側に変形して加圧室内のイン
クが加圧される。インクの加圧力は、インク噴出路内の
インクに伝達され、このインクはインク噴出口から外部
に押し出される。
According to the invention described in claim 1, when a drive voltage is applied to the first piezoelectric member, an electric strain is generated in the first piezoelectric member, and the side wall of the pressurizing chamber is deformed inward. The ink in the pressure chamber is pressurized. The pressurizing force of the ink is transmitted to the ink in the ink ejection path, and the ink is pushed out from the ink ejection port.

【0015】次に、第1の圧電部材の歪動作が終了する
タイミング、すなわち増圧した加圧室内の圧力が減圧を
開始するタイミングで第2の圧電部材に駆動電圧が印加
され、インク噴出路の側壁が内側に変形する。これによ
りインク噴出路内の減圧力が増加するとともに、該イン
ク噴出路の内径が縮小し、インク噴出口から押し出され
たインクは、瞬時にインク噴出路内のインクから分離さ
れ、インク滴となって飛翔する。
Next, the drive voltage is applied to the second piezoelectric member at the timing when the straining operation of the first piezoelectric member ends, that is, the timing when the increased pressure in the pressurizing chamber starts to decrease, and the ink jetting path. The side wall of is deformed inward. As a result, the pressure reducing force in the ink ejection passage increases, and the inner diameter of the ink ejection passage decreases, and the ink pushed out from the ink ejection outlet is instantly separated from the ink in the ink ejection passage to become an ink droplet. To fly.

【0016】また、請求項2記載の発明によれば、第1
及び第2の圧電部材は、チタン板の圧電部材の形成位置
に該チタン板にPZTを化学結合させて設けられる。第
1及び第2の圧電部材は、化学結合によりチタン板に固
定されているので、結合力が大きく、しかも均一にな
る。従って、加圧室でインクに付与される圧力が大きく
しかも安定する。
According to the invention of claim 2, the first
The second piezoelectric member is provided at a position where the piezoelectric member of the titanium plate is formed by chemically bonding PZT to the titanium plate. Since the first and second piezoelectric members are fixed to the titanium plate by chemical bonding, the bonding force is large and uniform. Therefore, the pressure applied to the ink in the pressure chamber is large and stable.

【0017】[0017]

【実施例】図1は、本発明に係るインクジェットプリン
タ用印字ヘッドの第1実施例の部分平面図、図2は、図
1のA−A断面図、図3は、図1のB−B要部断面図、
図4は、図3のドット印字部Kの拡大図である。
1 is a partial plan view of a first embodiment of a print head for an ink jet printer according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG. 1, and FIG. 3 is taken along line BB of FIG. Cross section of the main part,
FIG. 4 is an enlarged view of the dot printing unit K of FIG.

【0018】図1〜図4に示す印字ヘッド1は、図7に
示すA4サイズの定型紙用のラインヘッド11を構成す
るもので、10個の印字ヘッド1を層状に重ねてライン
ヘッド11が構成されるようになっている。なお、ライ
ンヘッド11の構成については、後述する。
The print head 1 shown in FIGS. 1 to 4 constitutes the line head 11 for A4 size standard paper shown in FIG. 7. The line head 11 is formed by stacking 10 print heads 1 in layers. It is designed to be composed. The configuration of the line head 11 will be described later.

【0019】印字ヘッド1は、シリコン、感光性ガラス
等の絶縁部材からなる基板2、この基板2の表裏面に接
合されたチタン板からなる振動板3及びPZTからなる
第1圧電素子41,第2圧電素子42からなり、表裏面
にそれぞれ255個のドット印字部101を備えてい
る。
The print head 1 includes a substrate 2 made of an insulating material such as silicon or photosensitive glass, a diaphragm 3 made of a titanium plate bonded to the front and back surfaces of the substrate 2, a first piezoelectric element 41 made of PZT, and a first piezoelectric element 41. It is composed of two piezoelectric elements 42 and has 255 dot printing portions 101 on the front and back surfaces respectively.

【0020】印字ヘッド1は板状をなし、ドット印字部
101の配列方向を幅方向、配列方向に対して垂直方向
を奥行き方向とすると、略220mm(幅)×18mm
(奥行き)×12mm(厚さ)のサイズを有している。
The print head 1 has a plate shape, and when the arrangement direction of the dot printing portions 101 is the width direction and the direction perpendicular to the arrangement direction is the depth direction, it is approximately 220 mm (width) × 18 mm.
It has a size of (depth) x 12 mm (thickness).

【0021】各ドット印字部101は、インク溜20
1、加圧室202、インク噴出路203及びインク噴出
口203Aを備え、インク溜201と加圧室202間及
び加圧室202とインク噴出路203間は、インク流路
204で連通されている。各ドット印字部101は、基
板2の表裏面に上記インク溜201〜インク流路204
に相当する凹部を形成し、この基板2の表裏面に上記振
動板3を接着剤で接合して形成されている。従って、振
動板3により上記インク溜201〜インク流路204の
天井側の側壁が構成されている。
Each dot printing unit 101 has an ink reservoir 20.
1, a pressure chamber 202, an ink ejection path 203, and an ink ejection port 203A. The ink reservoir 201 and the pressure chamber 202 and the pressure chamber 202 and the ink ejection path 203 are connected by an ink flow path 204. . Each dot printing unit 101 has the ink reservoir 201 to the ink flow path 204 on the front and back surfaces of the substrate 2.
Is formed by joining the diaphragm 3 to the front and back surfaces of the substrate 2 with an adhesive. Therefore, the vibrating plate 3 constitutes the ceiling side walls of the ink reservoirs 201 to 204.

【0022】上記インク溜201はインクを供給する部
分で、各ドット印字部101のインク溜201は、共通
になっている。インク溜201は、印字ヘッド1の基端
側面2bで開口されており、この開口部にインク源から
配管を介してインクが補給されるようになっている。ま
た、加圧室202は、インク噴出口203Aからインク
滴を噴出させるための加圧部で、上記圧電素子4の逆圧
電効果により加圧室202の天井壁(振動板3)を加圧
室側に変形させてインクを加圧するようになっている。
なお、インク噴出口203Aを高密度に配置するため、
隣り合うドット印字部101の加圧室202は、互いに
前後方向にずらした位置に形成されている(図1参
照)。
The ink reservoir 201 is a portion for supplying ink, and the ink reservoir 201 of each dot printing section 101 is common. The ink reservoir 201 is opened at the base end side surface 2b of the print head 1, and ink is supplied to this opening from an ink source through a pipe. The pressurizing chamber 202 is a pressurizing portion for ejecting ink droplets from the ink ejection port 203A, and the ceiling wall (vibrating plate 3) of the pressurizing chamber 202 is pressed by the inverse piezoelectric effect of the piezoelectric element 4. The ink is pressed by deforming it to the side.
Since the ink ejection ports 203A are arranged at high density,
The pressure chambers 202 of the adjacent dot printing units 101 are formed at positions displaced from each other in the front-rear direction (see FIG. 1).

【0023】上記インク噴出路203は、インク噴出口
203Aから噴出されるインク滴の大きさを調整する部
分である。加圧室202、インク流路204及びインク
噴出路203は、矩形状の断面を有し、加圧室202か
らインク噴出口203Aの間は、インクの流出路の断面
積が段階的に小さくなっている。本実施例では、加圧室
202、インク流路204及びインク噴出路203の各
断面積S1,S2,S3は、例えばS1=0.15m
m2、S2=0.03mm2、S3=0.0025mm2となっ
ている。なお、インクをスムーズに流出させるため、加
圧室202とインク流路204間、インク流路204と
インク噴出路203間等の境界部分は、断面積が急変し
ないようにテーパが設けられている(図1参照)。
The ink ejection passage 203 is a portion for adjusting the size of the ink droplet ejected from the ink ejection port 203A. The pressure chamber 202, the ink flow path 204, and the ink ejection passage 203 have a rectangular cross section, and the cross-sectional area of the ink outflow passage is gradually reduced from the pressure chamber 202 to the ink ejection port 203A. ing. In this embodiment, the cross-sectional areas S1, S2, S3 of the pressurizing chamber 202, the ink flow path 204, and the ink ejection path 203 are, for example, S1 = 0.15 m.
m 2 , S2 = 0.03 mm 2 , and S3 = 0.0025 mm 2 . In order to allow the ink to flow out smoothly, the boundary between the pressure chamber 202 and the ink flow path 204, the boundary between the ink flow path 204 and the ink ejection path 203, etc. is tapered so that the cross-sectional area does not change suddenly. (See Figure 1).

【0024】上記基板2は、その表裏面に、フォトリソ
グラフィの技術を用いて各ドット印字部101のインク
溜201、加圧室202、インク噴出路203及びイン
ク流路204に相当する所定パターンの凹部が形成され
ている。
The substrate 2 has a predetermined pattern on its front and back surfaces, which corresponds to the ink reservoir 201, the pressurizing chamber 202, the ink ejection passage 203, and the ink flow passage 204 of each dot printing portion 101 by using the photolithography technique. A recess is formed.

【0025】上記振動板3は、基板2に接着剤で接合さ
れてその表面に形成された各ドット印字部101のイン
ク溜201,加圧室202等の一部側壁を構成してい
る。また、振動板3は、各加圧室202の変形可能な側
壁を構成するとともに、第1及び第2の圧電素子41,
42の共通電極をも構成している。
The vibrating plate 3 is joined to the substrate 2 with an adhesive and constitutes part of side walls of the ink reservoir 201, the pressurizing chamber 202 and the like of each dot printing portion 101 formed on the surface thereof. Further, the vibration plate 3 constitutes a deformable side wall of each pressurizing chamber 202, and the first and second piezoelectric elements 41,
It also constitutes 42 common electrodes.

【0026】上記第1圧電素子(第1の圧電部材)41
は、インク噴出口203Aからインクを押し出すための
加圧源で、略1mm(幅)×4mm(長さ)×0.02mm
(厚さ)のサイズを有する短冊状のPZTからなり、振
動板3の外側面の各加圧室202に対応する位置に化学
結合した状態で設けられている。
The first piezoelectric element (first piezoelectric member) 41
Is a pressure source for pushing out the ink from the ink ejection port 203A, and is approximately 1 mm (width) × 4 mm (length) × 0.02 mm
It is made of a strip-shaped PZT having a size of (thickness), and is provided in a state of being chemically bonded to a position corresponding to each pressurizing chamber 202 on the outer surface of the diaphragm 3.

【0027】また、上記第2圧電素子(第2の圧電部
材)42は、インク噴出口203Aから押し出されたイ
ンクを瞬時に該インク噴出口203Aから分離して均一
なインク滴を生成するための加圧源で、略0.2mm
(幅)×0.5mm(長さ)×0.02mm(厚さ)のサイ
ズを有する直方体状をなし、振動板3の外側面の各イン
ク噴出路203に対応する位置に化学結合した状態で設
けられている。
The second piezoelectric element (second piezoelectric member) 42 instantly separates the ink ejected from the ink ejection port 203A from the ink ejection port 203A to generate uniform ink droplets. Pressure source of about 0.2 mm
It has a rectangular parallelepiped shape having a size of (width) × 0.5 mm (length) × 0.02 mm (thickness) and is chemically bonded to the outer surface of the vibration plate 3 at a position corresponding to each ink ejection passage 203. It is provided.

【0028】図5は、印字ヘッドの製造方法を示す図で
ある。なお、作図の便宜上、第2圧電素子42の部分は
省略している。まず、基板2は、上述の方法により予め
用意されているとする。次に、以下の手順で振動板(チ
タン板)3の所定位置に圧電素子41,42が形成され
る。
FIG. 5 is a diagram showing a method of manufacturing the print head. For convenience of drawing, the portion of the second piezoelectric element 42 is omitted. First, it is assumed that the substrate 2 is prepared in advance by the above method. Next, the piezoelectric elements 41 and 42 are formed at predetermined positions on the vibration plate (titanium plate) 3 by the following procedure.

【0029】すなわち、チタン板3の表面に感光性レジ
スト5が塗布され(図5(a))、第1及び第2の圧電
素子41,42を形成すべき位置の感光性レジスト5が
フォトエッチングにより除去される(同図(b))。こ
の後、水熱合成法によりチタン板3の感光性レジスト5
が除去された位置にPZTを析出させて第1及び第2の
圧電素子41,42が形成される(同図(c))。
That is, the photosensitive resist 5 is applied to the surface of the titanium plate 3 (FIG. 5A), and the photosensitive resist 5 at the positions where the first and second piezoelectric elements 41 and 42 are to be formed is photoetched. Are removed by (step (b)). After that, the photosensitive resist 5 on the titanium plate 3 is hydrothermally synthesized.
PZT is deposited at the position where the is removed to form the first and second piezoelectric elements 41 and 42 (FIG. 7C).

【0030】図6は、水熱合成法によりチタン板にPZ
Tを析出させる方法を示す図である。チタン板3へのP
ZTの析出は、チタン板3の所定位置にPZTの結晶核
を形成する第1の工程と、上記結晶核にPZTの結晶を
成長させる第2の工程とからなる。また、上記第2の工
程を複数回繰り返してPZTの厚みが所望の厚みに制御
される。
FIG. 6 shows that PZ is applied to a titanium plate by the hydrothermal synthesis method.
It is a figure which shows the method of depositing T. P to titanium plate 3
The precipitation of ZT consists of a first step of forming a PZT crystal nucleus at a predetermined position of the titanium plate 3 and a second step of growing a PZT crystal in the crystal nucleus. Further, the thickness of PZT is controlled to a desired thickness by repeating the second step a plurality of times.

【0031】第1の工程は、PbとZrとのモル比Pb
/Zrが略2.29となるように硝酸鉛(Pb(NO3)2)、
オキシ塩化ジルコニウム(ZrOCl2・8H2O)及び水酸化カ
リウム(KOH(8N))を所定の比率で混合した水溶液8と
チタン板3とをオートクレーブ7内に入れ、更にこのオ
ートクレーブ7をシリコンオイル9で満たされた恒温槽
10内の浴室に入れ、所定の温度プロファイル(例えば
150℃+48時間)により加熱して行なわれる。
The first step is the molar ratio Pb of Pb and Zr, Pb.
Lead nitrate (Pb (NO 3 ) 2 ) so that / Zr becomes approximately 2.29,
An aqueous solution 8 in which zirconium oxychloride (ZrOCl 2 · 8H 2 O) and potassium hydroxide (KOH (8N)) were mixed at a predetermined ratio and a titanium plate 3 were placed in an autoclave 7, and the autoclave 7 was further filled with silicon oil 9 It is carried out by placing it in a bath in a constant temperature bath 10 filled with and heating it according to a predetermined temperature profile (for example, 150 ° C. + 48 hours).

【0032】また、第2工程は、Pb、Zr及びTiの
モル比がPb:Zr:Ti=110:52:48となる
ように、硝酸鉛、オキシ塩化ジルコニウム、四塩化チタ
ン(TiCl4)及び水酸化カリウム(KOH(4N))を所定の比
率で混合した水溶液8と上記第1工程を経たチタン板3
とをオートクレーブ7内に入れ、更にこのオートクレー
ブ7をシリコンオイル9で満たされた恒温槽10内の浴
室に入れ、所定の温度プロファイル(例えば120℃+
24時間)により加熱して行なわれる。
In the second step, lead nitrate, zirconium oxychloride, titanium tetrachloride (TiCl 4 ) and titanium tetrachloride (TiCl 4 ) are added so that the molar ratio of Pb, Zr and Ti is Pb: Zr: Ti = 110: 52: 48. Aqueous solution 8 in which potassium hydroxide (KOH (4N)) is mixed in a predetermined ratio and titanium plate 3 which has undergone the first step
And are put in the autoclave 7, and then the autoclave 7 is put in a bathroom in a thermostatic chamber 10 filled with silicon oil 9 to have a predetermined temperature profile (for example, 120 ° C. +
Heating for 24 hours).

【0033】上記水熱合成法によりチタン板3の所定位
置にPZTの結晶が形成されると、このチタン板3を蒸
留水で洗浄してPZTの形成工程は終了する(図5
(c))。
When a PZT crystal is formed at a predetermined position on the titanium plate 3 by the hydrothermal synthesis method, the titanium plate 3 is washed with distilled water to complete the PZT forming step (FIG. 5).
(C)).

【0034】続いて、圧電素子4が形成されたチタン板
3の各圧電素子4の上面にニッケル(Ni)電極6が形成
されて振動板3への圧電素子4の形成工程が終了する
(図5(d))。そして、上記圧電素子4が形成された
振動板3が基板2の表裏面の所定位置にエポキシ系接着
剤で接合されて印字ヘッド1が完成する(図5
(e))。
Subsequently, a nickel (Ni) electrode 6 is formed on the upper surface of each piezoelectric element 4 of the titanium plate 3 on which the piezoelectric element 4 is formed, and the process of forming the piezoelectric element 4 on the vibration plate 3 is completed (FIG. 5 (d)). Then, the vibration plate 3 on which the piezoelectric element 4 is formed is bonded to predetermined positions on the front and back surfaces of the substrate 2 with an epoxy adhesive to complete the print head 1 (FIG. 5).
(E)).

【0035】上記のように水熱合成法により振動板3の
所定位置にPZTを析出させて第1及び第2の圧電素子
41,42を形成するようにしているので、振動板3へ
の圧電素子41,42の形成位置の精度が向上する。ま
た、第1及び第2の圧電素子41,42は、化学結合に
より振動板3に結合されているので、その結合力が強
く、かつ、素子間の取付強度バラツキも少なくなる。こ
れにより各ドット印字部101の加圧源の駆動効率及び
安定性が向上する。
As described above, since the PZT is deposited at a predetermined position on the vibration plate 3 by the hydrothermal synthesis method to form the first and second piezoelectric elements 41 and 42, the piezoelectric force applied to the vibration plate 3 is reduced. The accuracy of the formation positions of the elements 41 and 42 is improved. Further, since the first and second piezoelectric elements 41 and 42 are bonded to the vibration plate 3 by chemical bonding, the bonding force is strong and the mounting strength variation between the elements is reduced. This improves the driving efficiency and stability of the pressure source of each dot printing unit 101.

【0036】更に、振動板3が直接、加圧室202及び
インク噴出路203の側壁の一部を構成するとともに、
第1及び第2各圧電素子41,42の共通電極となって
いるので、印字ヘッド1の構成が簡単になり、印字ヘッ
ド1の組立作業が簡素化され、作業効率も向上する。
Further, the vibrating plate 3 directly constitutes a part of the side wall of the pressurizing chamber 202 and the ink ejection passage 203, and
Since it is a common electrode for the first and second piezoelectric elements 41, 42, the structure of the print head 1 is simplified, the work of assembling the print head 1 is simplified, and the work efficiency is also improved.

【0037】図7は、印字ヘッドを多段に組み合せて構
成されるラインヘッドの斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view of a line head constructed by combining print heads in multiple stages.

【0038】ラインヘッド11は、10個の印字ヘッド
1を電極基板12,12′(図8参照)を介して高さ方
向に重ね合わせてヘッド部111が構成され、該ヘッド
部111の基端側を支持部112で支持して構成されて
いる。この構成によりラインヘッド11の先端面11a
に5100個のインク噴出口203Aが20行×255
列のマトリクス状に配列されるようになっている。
The line head 11 has a head portion 111 formed by stacking ten print heads 1 in the height direction via electrode substrates 12 and 12 '(see FIG. 8). The side is supported by the support portion 112. With this configuration, the tip surface 11a of the line head 11 is
5100 ink ejection ports 203A have 20 rows x 255
They are arranged in a matrix of columns.

【0039】なお、偶数行のインク噴出口203A(各
印字ヘッド1の裏面側に形成されたインク噴出口203
A)は奇数行のインク噴出口203A(各印字ヘッド1
の表面側に形成されたインク噴出口203A)に対して
配列方向に1/2ピッチだけ位置がずれている。また、
上下の印字ヘッド1は、解像度に相当するピッチ(0.
0425μm)だけ位置をずらせて配設されている。
It should be noted that the ink ejection ports 203A of even rows (the ink ejection ports 203 formed on the back surface side of each print head 1)
A is an odd-numbered row of ink ejection ports 203A (each print head 1).
The position is displaced by 1/2 pitch in the arrangement direction with respect to the ink ejection port 203A) formed on the front surface side. Also,
The upper and lower print heads 1 have a pitch (0.
They are arranged so that their positions are shifted by 0425 μm).

【0040】支持部112は、上記電極基板12,1
2′に設けられた第1及び第2の圧電素子41,42の
制御ラインを不図示の駆動制御回路に接続するための接
続部であるとともに、不図示のインク供給部から各印字
ヘッド1のインク溜201にインクを補給するためのイ
ンク補給部となっている。
The supporting portion 112 is the electrode substrate 12, 1 described above.
It is a connecting portion for connecting the control lines of the first and second piezoelectric elements 41 and 42 provided on the 2'to a drive control circuit (not shown), and also connects the print head 1 of each print head 1 from an ink supply portion (not shown). It is an ink replenishing section for replenishing the ink in the ink reservoir 201.

【0041】図8は、ヘッド部111の要部断面図であ
る。ヘッド部111は、上記のように10個の印字ヘッ
ド1を電極基板12,12′を介して高さ方向に重ね合
わせて構成されている。印字ヘッド1間に介在される電
極基板12は、絶縁性の支持体121の両面に制御ライ
ン及び接続電極13が形成されたFPC122を接着し
て構成され、最上段及び最下段の印字ヘッド1の外側面
に取り付けられる電極基板12′は、絶縁性の支持体1
21の一方面に制御ライン及び接続電極13が形成され
たFPC122を接着して構成されている。
FIG. 8 is a sectional view of the main part of the head part 111. The head portion 111 is configured by stacking the ten print heads 1 in the height direction via the electrode substrates 12 and 12 'as described above. The electrode substrate 12 interposed between the print heads 1 is configured by adhering the FPC 122 having the control line and the connection electrode 13 formed on both surfaces of the insulating support 121, and the print heads 1 of the uppermost and lowermost layers are bonded together. The electrode substrate 12 'attached to the outer surface is an insulating support 1
The FPC 122 having the control line and the connection electrode 13 formed thereon is bonded to one surface of the FPC 21.

【0042】なお、電極基板12の支持体121は、略
1mmの厚さを有し、前述したようにインク噴出口203
Aの行間ピッチが略1mmピッチとなるようにしている。
The support 121 of the electrode substrate 12 has a thickness of approximately 1 mm, and as described above, the ink ejection port 203.
The line pitch of A is set to be about 1 mm.

【0043】電極基板12,12′は、印字ヘッド1の
平面形状と同一の形状を有し、各印字ヘッド1の上下面
に圧接させて取り付けられている。このとき、電極基板
12,12′のFPC122に形成された接続電極13
が、対応する第1圧電素子41又は第2圧電素子42の
上面に形成された電極6に圧接され、これにより各圧電
素子41,42が接続電極13を介して制御ラインに接
続されるようになっている。そして、第1及び第2の圧
電素子41,42は、FPC122の制御ライン及び振
動板3(共通電極)並びに支持部112を介して上記駆
動制御回路に接続されるようになっている。
The electrode substrates 12 and 12 ′ have the same shape as that of the print head 1 in plan view, and are attached to the upper and lower surfaces of each print head 1 in pressure contact with each other. At this time, the connection electrodes 13 formed on the FPC 122 of the electrode substrates 12 and 12 '.
Is pressed against the electrode 6 formed on the upper surface of the corresponding first piezoelectric element 41 or second piezoelectric element 42, so that each piezoelectric element 41, 42 is connected to the control line via the connection electrode 13. Has become. The first and second piezoelectric elements 41 and 42 are connected to the drive control circuit via the control line of the FPC 122, the diaphragm 3 (common electrode), and the support 112.

【0044】次に、印字ドット部の印字動作について、
図9及び図10を用いて説明する。図9は、第2圧電素
子の駆動電圧の印加タイミングを示す図である。また、
図10は、インク滴の噴出動作を説明するための図で、
(a)〜(e)は、それぞれ図9の期間(a)〜(e)
における印字ヘッドの状態を示す要部断面図である。
ドット印字部101は、振動板3を加圧室202の内側
に変形させた状態から一旦、元の状態に戻し、再度、加
圧室202の内側に変形させてインク滴をインク噴出口
203Aから噴出させるように制御されている。
Next, regarding the printing operation of the print dot portion,
This will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 is a diagram showing the application timing of the drive voltage of the second piezoelectric element. Also,
FIG. 10 is a diagram for explaining the ink droplet ejection operation,
(A) to (e) are periods (a) to (e) of FIG. 9, respectively.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the main parts showing the state of the print head in FIG.
The dot printing unit 101 temporarily returns the diaphragm 3 from the state in which it is deformed inside the pressure chamber 202 to the original state, and again deforms it inside the pressure chamber 202 to eject ink droplets from the ink ejection port 203A. It is controlled to eject.

【0045】従って、ドット印字部101からインク滴
を噴出させないときは、常時、第1圧電素子41に所定
レベルの駆動電圧V1が印加され(図9の期間
(a))、当該ドット印字部101の振動板3は加圧室
202の内側に変形させた状態で保持されている(図1
0(a))。
Therefore, when the ink droplets are not ejected from the dot printing unit 101, the drive voltage V1 of a predetermined level is constantly applied to the first piezoelectric element 41 (period (a) in FIG. 9), and the dot printing unit 101 concerned. The diaphragm 3 is held inside the pressurizing chamber 202 in a deformed state (see FIG. 1).
0 (a)).

【0046】ドット印字部101からインク滴を噴出さ
せるときは、タイミングt1から駆動電圧V1のレベル
を徐々に低下させて(図9の期間(b))、変形した振
動板3が徐々に元の状態に戻される。期間(b)におい
ては、図10(b)示すように、収縮した第1圧電素子
41は長手方向(S1方向)に伸長し、加圧室202側
に撓んだ振動板3は、徐々に上方(S2方向)に復元す
る。
When ejecting ink droplets from the dot printing section 101, the level of the drive voltage V1 is gradually lowered from the timing t1 (period (b) in FIG. 9), and the deformed diaphragm 3 is gradually restored to its original state. It is returned to the state. In the period (b), as shown in FIG. 10 (b), the contracted first piezoelectric element 41 expands in the longitudinal direction (S1 direction), and the diaphragm 3 bent toward the pressurizing chamber 202 gradually moves. Restore upward (S2 direction).

【0047】そして、駆動電圧V1が基準ローレベルに
達し、振動板3が完全に元の状態に復帰したタイミング
t2で、インクを加圧すべく第1圧電素子41に再度、
所定レベルの駆動電圧V1が印加される。タイミングt
2で第1圧電素子41に所定レベルの駆動電圧V1が印
加されると、逆圧電効果により第1圧電素子41に収縮
方向(図10(c)、S3方向)の電気歪が発生し、こ
れにより振動板3の第1圧電素子41が形成された部分
が瞬時に加圧室202側に撓む(図10(c)、S4方
向の撓み)。この振動板3の撓みによりインク噴出路2
03内のインクがインク噴出口203A側に加圧され
(図10(c)、S5方向の加圧)、インク噴出路20
3内のインクRがインク噴出口203Aから押し出され
る。
Then, at the timing t2 when the drive voltage V1 reaches the reference low level and the diaphragm 3 completely returns to the original state, the first piezoelectric element 41 is again pressed to pressurize the ink.
A drive voltage V1 of a predetermined level is applied. Timing t
When the driving voltage V1 of a predetermined level is applied to the first piezoelectric element 41 in 2, the electrostriction in the contraction direction (S3 direction in FIG. 10C) is generated in the first piezoelectric element 41 due to the inverse piezoelectric effect. As a result, the portion of the vibrating plate 3 where the first piezoelectric element 41 is formed instantly bends toward the pressurizing chamber 202 (FIG. 10C, bending in the S4 direction). Due to the bending of the vibrating plate 3, the ink ejection path 2
The ink in 03 is pressurized toward the ink ejection port 203A side (pressing in S5 direction in FIG. 10C), and the ink ejection passage 20
The ink R in 3 is ejected from the ink ejection port 203A.

【0048】一方、第2圧電素子42には、第1圧電素
子41の電気歪が終了し、インクRがインク噴出口20
3Aから押し出されたタイミングt3で、所定レベルの
パルス状の駆動電圧V2が印加される(図9)。第2圧
電素子42に所定レベルの駆動電圧V2が印加される
と、逆圧電効果により第2圧電素子42に収縮方向(図
10(d)、S6方向)の電気歪が発生し、これにより
振動板3の第2圧電素子42が形成された部分がインク
噴出路203側に撓む(図10(d)、S7方向の撓
み)。この振動板3の撓みによりインク噴出路203内
のインク噴出口203A近傍のインクはインク噴出口2
03A側に加圧され(図10(d)、S8方向の加
圧)、その他のインクは、加圧室202側に加圧される
(図10(d)、S9方向の加圧)。
On the other hand, in the second piezoelectric element 42, the electrostriction of the first piezoelectric element 41 ends, and the ink R is ejected to the ink ejection port 20.
At timing t3 when the drive voltage V2 is pushed out from 3A, a pulsed drive voltage V2 of a predetermined level is applied (FIG. 9). When the drive voltage V2 of a predetermined level is applied to the second piezoelectric element 42, an electrostriction occurs in the second piezoelectric element 42 in the contraction direction (direction S6 in FIG. 10D) due to the inverse piezoelectric effect, which causes vibration. The portion of the plate 3 on which the second piezoelectric element 42 is formed bends toward the ink ejection passage 203 side (deflection in S7 direction in FIG. 10D). Due to the bending of the vibrating plate 3, the ink in the vicinity of the ink ejection port 203A in the ink ejection passage 203 is discharged into the ink ejection port 2
The ink is pressurized to the 03A side (FIG. 10D, S8 direction pressure), and the other inks are pressurized to the pressure chamber 202 side (FIG. 10D, S9 direction pressure).

【0049】従って、第1圧電素子41に生じた電気歪
により加圧されてインク噴出口203Aから押し出され
たインクRは、第2圧電素子42に生じた電気歪により
更に加圧され、より高速でインク噴出口203Aから押
し出される。
Therefore, the ink R pressed by the electrostriction generated in the first piezoelectric element 41 and pushed out from the ink ejection port 203A is further pressed by the electrostriction generated in the second piezoelectric element 42, resulting in higher speed. Is ejected from the ink ejection port 203A.

【0050】第2圧電素子42に印加された駆動電圧V
2は、タイミングt3から所定時間経過後のタイミング
t4で基準ローレベルに低下する(図9k期間
(d))。これにより第2圧電素子42内に長手方向に
伸長する応力(図10(e)、S10方向の応力)が発
生し、振動板3がインク噴出路203に対して外側方向
(図10(e)、S11方向)に変形して撓みが解消さ
れる。
Drive voltage V applied to the second piezoelectric element 42
2 decreases to the reference low level at the timing t4 after a lapse of a predetermined time from the timing t3 (FIG. 9k period (d)). As a result, a stress (a stress in the direction S10 in FIG. 10E) that extends in the longitudinal direction is generated in the second piezoelectric element 42, and the vibration plate 3 is directed to the outside of the ink ejection path 203 (FIG. 10E). , S11 direction) and the bending is eliminated.

【0051】上記撓みの解消動作によりインク噴出路2
03が減圧され、インク噴出路203内のインク噴出口
203A近傍のインクRが加圧室202側(図10
(e)、S12方向)に引き戻され、これによりインク
噴出口203Aから押し出されたインクRは、タイミン
グt4で瞬時にインク噴出路203内のインクと分離さ
れ、表面張力によりインク滴となって吐出される。
The ink ejection path 2 is formed by the above-described bending elimination operation.
03 is decompressed, and the ink R in the vicinity of the ink ejection port 203A in the ink ejection passage 203 is discharged to the pressure chamber 202 side (see FIG.
(E), the ink R pushed back from the ink ejection port 203A in the S12 direction) is instantaneously separated from the ink in the ink ejection passage 203 at timing t4, and is ejected as an ink droplet due to surface tension. To be done.

【0052】上記のようにインク噴出路203を構成す
る側壁(振動板3)のインク噴出口203の近傍位置に
第2圧電素子42を設け、第1圧電素子41による加圧
によりインク噴出口203Aから押し出されたインクR
を、第2圧電素子42により更に加圧するようにしてい
るので、インクRが第1圧電素子41のみで加圧した場
合よりも高速でインク噴出口203Aから押し出され、
用紙におけるインク滴の噴出位置のバラツキを低減でき
る。また、インク滴の飛翔速度が高速になれば、印字ヘ
ッド1と用紙間の距離を長くすることができるので、こ
の分設計の自由度が大きくなり、インクジェットプリン
タへの応用において有利となる。
As described above, the second piezoelectric element 42 is provided in the vicinity of the ink ejection port 203 on the side wall (vibrating plate 3) forming the ink ejection channel 203, and the ink ejection port 203A is pressurized by the first piezoelectric element 41. Ink R extruded from
Is further pressed by the second piezoelectric element 42, the ink R is ejected from the ink ejection port 203A at a higher speed than when the ink R is pressed by only the first piezoelectric element 41,
It is possible to reduce variations in the ejection position of ink droplets on the paper. Further, if the flying speed of the ink droplets becomes high, the distance between the print head 1 and the paper can be lengthened, so that the degree of freedom in designing increases, which is advantageous in the application to an inkjet printer.

【0053】また、用紙に対するインク滴の衝突力が増
加する一方、インク噴出口203Aから押し出されたイ
ンクRは、瞬時にインク噴出路203内のインクRと切
り離されて均一な大きさのインク滴となるから、用紙に
形成される画像(ドット印字による画像)の画質を向上
させることができる。
Further, while the collision force of the ink droplet with respect to the paper is increased, the ink R pushed out from the ink ejection port 203A is instantly separated from the ink R in the ink ejection passage 203 and has a uniform size. Therefore, it is possible to improve the image quality of the image formed on the sheet (the image formed by dot printing).

【0054】特に、第2圧電素子42には瞬間的に電気
歪を発生させ、インク噴出路203内に加圧状態と減圧
状態を発生させるようにしているので、インク噴出口2
03Aから押し出されたインクRとインク噴出路内に残
ったインクとの分離を瞬時に行なうことができる。
In particular, since the second piezoelectric element 42 is caused to instantaneously generate electric strain to generate a pressurized state and a depressurized state in the ink ejection passage 203, the ink ejection port 2
The ink R extruded from 03A and the ink remaining in the ink ejection passage can be separated instantaneously.

【0055】更に、第1及び第2圧電素子41,42
は、チタン板3にPZTを析出させて形成しているの
で、振動板3との結合力が高く、しかも安定になるの
で、第1及び第2圧電素子41,42による加圧力のバ
ラツキが低減し、インク滴の均一化を高めることができ
る。
Further, the first and second piezoelectric elements 41, 42
Is formed by precipitating PZT on the titanium plate 3, so that the coupling force with the vibration plate 3 is high and stable, so that the variation in the pressure applied by the first and second piezoelectric elements 41, 42 is reduced. In addition, the uniformity of the ink droplets can be improved.

【0056】図11は、印字ヘッドの第2実施例の要部
断面図で、第1実施例の図4に相当する図である。
FIG. 11 is a sectional view of the main part of the second embodiment of the print head, which is equivalent to FIG. 4 of the first embodiment.

【0057】第2実施例は、チタン板からなる振動板3
に代えてガラス基板からなる基板14と、この表面にス
パッタリングや蒸着により形成されたチタン薄膜15と
からなる振動板31を用いたものである。印字ヘッド
1′は、第1実施例と同一の方法により振動板31のチ
タン薄膜15上の第1及び第2の圧電素子41,42を
形成すべき位置にPZTが形成され、該PZTが形成さ
れた振動板31を基板2の表面に接着剤で接合して製造
される。
The second embodiment is a vibrating plate 3 made of a titanium plate.
Instead of this, a vibration plate 31 made of a substrate 14 made of a glass substrate and a titanium thin film 15 formed on this surface by sputtering or vapor deposition is used. In the print head 1 ', PZT is formed on the titanium thin film 15 of the vibration plate 31 at the position where the first and second piezoelectric elements 41 and 42 are to be formed by the same method as in the first embodiment, and the PZT is formed. The vibrating plate 31 thus formed is bonded to the surface of the substrate 2 with an adhesive to be manufactured.

【0058】図12は、印字ヘッドの第3実施例の要部
断面図で、第1実施例の図4に相当する図である。
FIG. 12 is a sectional view of the principal part of the third embodiment of the print head, which is equivalent to FIG. 4 of the first embodiment.

【0059】第3実施例は、第2実施例に係る印字ヘッ
ド1′の振動板31を変形したものである。すなわち、
上記振動板31は、ガラス基板14の表裏面全面にチタ
ン薄膜15を形成し、このチタン薄膜15を各圧電素子
(PZT)41,42の共通電極としていたが、第3実
施例に係る印字ヘッド1″の振動板32は、ガラス基板
14の表面全面に共通電極としてITO薄膜16を形成
し、このITO薄膜16上の第1及び第2の圧電素子4
1,42を形成すべき位置にチタン薄膜15を形成した
ものである。
The third embodiment is a modification of the diaphragm 31 of the print head 1'according to the second embodiment. That is,
The vibrating plate 31 has the titanium thin film 15 formed on the entire front and back surfaces of the glass substrate 14, and the titanium thin film 15 is used as the common electrode of the piezoelectric elements (PZT) 41 and 42. The 1 ″ diaphragm 32 has an ITO thin film 16 formed as a common electrode on the entire surface of the glass substrate 14, and the first and second piezoelectric elements 4 on the ITO thin film 16 are formed.
The titanium thin film 15 is formed at the positions where 1, 42 should be formed.

【0060】印字ヘッド1″も第1実施例と同一の方法
により振動板32のチタン薄膜15上にPZTが形成さ
れ、該PZTが形成された振動板32を基板2の表裏面
に接着剤で接合して製造される。
Also in the print head 1 ", PZT is formed on the titanium thin film 15 of the vibration plate 32 by the same method as in the first embodiment, and the vibration plate 32 having the PZT formed thereon is attached to the front and back surfaces of the substrate 2 with an adhesive. Manufactured by joining.

【0061】上記第2及び第3実施例においても第1実
施例と同様に、第1及び第2の圧電素子41,42の形
成位置の精度が向上する効果を有する。また、圧電素子
4の振動板31,32への取付強度が高く、かつ、素子
間の取付強度のバラツキも少なくなるので、各ドット印
字部101の加圧源の駆動効率及び安定性を向上させる
ことができる。更に振動板31,32をガラス基板14
で構成しているので、圧電素子4の駆動時における残留
振動が迅速に減衰し、インク噴出口203Aから噴出さ
れるインク滴のきれが向上する効果もある。
Similar to the first embodiment, the second and third embodiments also have the effect of improving the accuracy of the formation positions of the first and second piezoelectric elements 41 and 42. Further, since the attachment strength of the piezoelectric element 4 to the vibrating plates 31 and 32 is high and the variation in the attachment strength between the elements is small, the drive efficiency and stability of the pressure source of each dot printing unit 101 are improved. be able to. Further, the diaphragms 31 and 32 are attached to the glass substrate 14
Therefore, the residual vibration when the piezoelectric element 4 is driven is rapidly attenuated, and the breakage of ink droplets ejected from the ink ejection port 203A is also improved.

【0062】ところで、上記実施例では基板2側に接合
される振動板側に各圧電素子41,42の共通電極を設
けていたが、振動板側に各圧電素子41,42の個別電
極を設けてもよい。この場合は、各圧電素子41,42
の上面の電極6は接地電極となるので、電極基板12,
12′のFPC122に形成される接続電極13は共通
電極となり、各圧電素子41,42の上面の電極6は該
接続電極13を介して接続される。振動板側に第1及び
第2の圧電素子41,42の個別電極を設けたものは、
位置精度を考慮することなく電極基板12,12′を印
字ヘッド1に圧接させることができるので、ラインヘッ
ド11の組立てが容易となる利点がある。
By the way, in the above-mentioned embodiment, the common electrode of each piezoelectric element 41, 42 is provided on the side of the vibration plate to be joined to the side of the substrate 2, but the individual electrode of each piezoelectric element 41, 42 is provided on the side of the vibration plate. May be. In this case, each piezoelectric element 41, 42
The electrode 6 on the upper surface of the
The connection electrode 13 formed on the 12 'FPC 122 serves as a common electrode, and the electrodes 6 on the upper surfaces of the piezoelectric elements 41 and 42 are connected via the connection electrode 13. The one in which the individual electrodes of the first and second piezoelectric elements 41 and 42 are provided on the diaphragm side are
Since the electrode substrates 12 and 12 'can be pressed against the print head 1 without considering the positional accuracy, there is an advantage that the line head 11 can be easily assembled.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明によれば、加圧室の側壁に第1の加圧源である第1圧
電部材を設けるとともに、インク噴出路の側壁のインク
噴出口の近傍に第2の加圧源である第2の圧電部材を設
け、第1の圧電部材によりインクに圧力をかけてインク
噴出口から押し出し、更に押し出された瞬間にインク噴
出口から押し出されたインクを第2の圧電部材により加
圧するようにしたので、インク噴出口から押し出された
インクが瞬時にインク噴出路内のインクと切り離されて
インク滴となり、このインク滴の大きさの均一化が可能
になる。
As described above, according to the first aspect of the invention, the first piezoelectric member, which is the first pressure source, is provided on the side wall of the pressurizing chamber, and the ink on the side wall of the ink ejection passage is formed. A second piezoelectric member, which is a second pressure source, is provided in the vicinity of the ejection port, pressure is applied to the ink by the first piezoelectric member, and the ink is ejected from the ink ejection port. Since the generated ink is pressurized by the second piezoelectric member, the ink ejected from the ink ejection port is instantly separated from the ink in the ink ejection path to form an ink droplet, and the size of the ink droplet is uniform. Becomes possible.

【0064】また、第1の圧電素子のみで加圧された場
合よりもインク滴の飛翔速度を高速にできるので、用紙
におけるインク滴の噴出位置のバラツキが低減し、用紙
に形成される画像(ドット印字による画像)の画質を向
上させることができる。また、印字ヘッドと用紙間の距
離を長くすることができ、この分設計の自由度が大きく
なる。
Further, since the flying speed of ink droplets can be made higher than that in the case where pressure is applied only by the first piezoelectric element, the variation in the ejection position of ink droplets on the paper is reduced, and the image formed on the paper ( The image quality of an image formed by dot printing) can be improved. Further, the distance between the print head and the paper can be increased, which increases the degree of freedom in design.

【0065】請求項2記載の発明によれば、チタンから
なる振動板に化学結合されたPZTで第1及び第2の圧
電素子を形成しているので、第1及び第2の圧電素子と
振動板との結合力が高く、しかも安定になる。これによ
り第1及び第2の圧電素子による加圧力のバラツキが低
減し、インク滴の大きさの均一化を高めることができ
る。
According to the second aspect of the invention, since the first and second piezoelectric elements are formed of PZT chemically bonded to the vibration plate made of titanium, the first and second piezoelectric elements are vibrated. It has a high bonding force with the plate and is stable. As a result, variations in the pressure applied by the first and second piezoelectric elements can be reduced, and the size of ink droplets can be made more uniform.

【0066】また、圧電部材は、チタン板にPZTを析
出させて設けているので、従来の接着工程が不要にな
り、製造が容易になる。
Further, since the piezoelectric member is provided by depositing PZT on the titanium plate, the conventional bonding step is not required and the manufacturing becomes easy.

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

【図1】本発明に係るインクジェットプリンタ用印字ヘ
ッドの第1実施例の部分平面図である。
FIG. 1 is a partial plan view of a first embodiment of a print head for an inkjet printer according to the present invention.

【図2】図1のA−A断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.

【図3】図1のB−B要部断面図である。3 is a cross-sectional view of the main part of BB of FIG.

【図4】図3の加圧部Kの拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view of a pressure unit K of FIG.

【図5】本発明に係る印字ヘッドの製造方法を示す図で
ある。
FIG. 5 is a diagram showing a method of manufacturing a print head according to the present invention.

【図6】水熱合成法によりチタン板にPZTを析出させ
る方法を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a method of depositing PZT on a titanium plate by a hydrothermal synthesis method.

【図7】ラインヘッドの斜視図である。FIG. 7 is a perspective view of a line head.

【図8】ヘッド部の要部断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part of a head part.

【図9】第2圧電素子に印加される駆動電圧の印加タイ
ミングを示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing an application timing of a drive voltage applied to a second piezoelectric element.

【図10】インク滴の噴出動作を説明するための図で、
(a)〜(e)は、それぞれ図9の期間(a)〜(e)
における印字ヘッドの状態を示す要部断面図である。
FIG. 10 is a diagram for explaining an ink droplet ejection operation,
(A) to (e) are periods (a) to (e) of FIG. 9, respectively.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the main parts showing the state of the print head in FIG.

【図11】印字ヘッドの第2実施例の要部断面図であ
る。
FIG. 11 is a cross-sectional view of essential parts of a second embodiment of the print head.

【図12】印字ヘッドの第3実施例の要部断面図であ
る。
FIG. 12 is a cross-sectional view of essential parts of a third embodiment of the print head.

【図13】従来のカイザー方式による印字ヘッドの構造
を示す要部断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view of essential parts showing the structure of a conventional print head of the Kaiser method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1′,1″ 印字ヘッド 101 ドット印字部 2,2′ 基板 201 インク溜 202 加圧室 203 インク噴出路 203A インク噴出口 204 インク流路 3,31,32 振動板 41 第1圧電素子 42 第2圧電素子 5 感光性レジスト 6 電極 7 オートクレーブ 8 水溶液 9 シリコンオイル 10 恒温槽 11 ラインヘッド 111 ヘッド部 12,12′ 電極基板 121 支持体 122 FPC 13 接続電極 14 ガラス基板 15 チタン薄膜 16 ITO薄膜 1, 1 ′, 1 ″ Print head 101 Dot printing unit 2, 2 ′ Substrate 201 Ink reservoir 202 Pressurizing chamber 203 Ink ejection passage 203A Ink ejection outlet 204 Ink passage 3, 31, 32 Vibration plate 41 First piezoelectric element 42 Second piezoelectric element 5 Photosensitive resist 6 Electrode 7 Autoclave 8 Aqueous solution 9 Silicon oil 10 Constant temperature bath 11 Line head 111 Head part 12, 12 'Electrode substrate 121 Support 122 FPC 13 Connection electrode 14 Glass substrate 15 Titanium thin film 16 ITO thin film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 剛史 大阪市中央区玉造1丁目2番28号 三田工 業株式会社内 (72)発明者 堀 節夫 大阪市中央区玉造1丁目2番28号 三田工 業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Takeshi Watanabe 1-2-2 Tamatsukuri, Chuo-ku, Osaka Mita Industrial Co., Ltd. (72) Setsuo Hori 1-2-2 Tamatsukuri, Chuo-ku, Osaka Mita Within Kogyo Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 変形可能な側壁を有する加圧室と、上記
加圧室の変形可能な側壁の外側面に設けられた第1の圧
電部材と、上記加圧室の下流側に設けられ、変形可能な
側壁を有するインク噴出路と、上記インク噴出路の変形
可能な側壁の外側面であってインク噴出口の近傍に設け
られた第2の圧電部材と、上記インク噴出口からインク
滴を噴出させるべく上記第1の圧電部材に駆動電圧を印
加する第1の駆動手段と、第1の圧電部材に駆動電圧が
印加された後、該駆動電圧に基づき第1の圧電部材に生
じる変形動作が終了するタイミングで第2の圧電部材に
駆動電圧を印加する第2の駆動手段とを備えたことを特
徴とするインクジェットプリンタ用印字ヘッド。
1. A pressurizing chamber having a deformable side wall, a first piezoelectric member provided on an outer surface of the deformable side wall of the pressurizing chamber, and a downstream side of the pressurizing chamber, An ink ejection path having a deformable side wall, a second piezoelectric member provided on the outer surface of the deformable side wall of the ink ejection path in the vicinity of the ink ejection port, and an ink droplet from the ink ejection port. First driving means for applying a drive voltage to the first piezoelectric member to eject it, and a deforming operation that occurs in the first piezoelectric member based on the drive voltage after the drive voltage is applied to the first piezoelectric member. And a second driving unit that applies a driving voltage to the second piezoelectric member at the timing when the printing head is finished.
【請求項2】 請求項1記載のインクジェットプリンタ
用印字ヘッドにおいて、加圧室及びインク噴出路の変形
可能な側壁はチタン板からなり、上記第1及び第2の圧
電部材は、上記チタン板に化学結合してなるPZTであ
ることを特徴とするインクジェットプリンタ用印字ヘッ
ド。
2. The print head for an ink jet printer according to claim 1, wherein the deformable side wall of the pressure chamber and the ink ejection path is made of a titanium plate, and the first and second piezoelectric members are made of the titanium plate. A print head for an ink jet printer, which is PZT chemically bonded.
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