JPH09277521A - Ink jet recording head and its production - Google Patents

Ink jet recording head and its production

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Publication number
JPH09277521A
JPH09277521A JP8866796A JP8866796A JPH09277521A JP H09277521 A JPH09277521 A JP H09277521A JP 8866796 A JP8866796 A JP 8866796A JP 8866796 A JP8866796 A JP 8866796A JP H09277521 A JPH09277521 A JP H09277521A
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JP
Japan
Prior art keywords
ink
plate
piezoelectric
recording head
piezoelectric element
Prior art date
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Pending
Application number
JP8866796A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naoto Fukazawa
直人 深沢
Hiroyuki Fujisawa
広幸 藤沢
Shinji Uchida
真治 内田
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.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
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Publication of JPH09277521A publication Critical patent/JPH09277521A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multinozzle type ink jet recording head high in good product ratio and low in cost. SOLUTION: A solder layer 91 having a size covering all of ink pressure chambers 4 and extending to a common electrode attaching position is formed on the bonding surfaces of the piezoelectric elements 103 of the vibration plate 8 bonded to a passage substrate 1 having grooves becoming ink passages such as ink nozzles 2 or ink pressure chambers 4 to form ink passages and a piezoelectric element plate 100 having a size covering all of the ink pressure chambers 4 is soldered by this solder layer 91. Separation grooves 106 having a shape corresponding to that of the individual ink pressure chambers 4 are processed on the upper surface of the piezoelectric element plate 100 to form the signal electrodes of the piezoelectric elements 103 corresponding to the individual ink pressure chambers 4. The vibration plate 8 and the passage substrate 1 are bonded by a sheet adhesive 12.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、インクを小滴と
してノズルより噴射して記録するインクジェット記録方
式に用いられるインクジェット記録ヘッド及びその製造
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording head used in an ink jet recording system in which ink is ejected as small droplets from a nozzle for recording, and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】インクジェット記録ヘッドを用いた印刷
装置は構造が簡単であるという利点から、小型軽量性が
要求される卓上プリンタやファックスなどの分野に広く
用いられている。インクジェット記録ヘッドには幾つか
の方式が提案されているが、振動板に圧電素子を接着
し、圧電素子に電圧を印加することにより圧電素子を伸
縮させ、振動板を振動させる方式は、インクジェット記
録ヘッドの寿命が半永久的であり、ランニングコストが
低いなどの長所を有するもので、今後、広く用いられよ
うとしている。
2. Description of the Related Art A printing apparatus using an ink jet recording head is widely used in a field such as a desktop printer and a fax machine, which is required to be small and lightweight because of its simple structure. Although several methods have been proposed for an inkjet recording head, a method of adhering a piezoelectric element to a diaphragm and expanding and contracting the piezoelectric element by applying a voltage to the piezoelectric element to vibrate the diaphragm is an inkjet recording head. It has advantages such as a semi-permanent head life and low running cost, and is expected to be widely used in the future.

【0003】この方式のインクジェット記録ヘッド(以
下では、ヘッドと略称する)は、通常、その一方の面
に、インク供給部、流路の流体抵抗調整部、インク加圧
部、インク吐出口部などが溝部として形成されている流
路基板と、シート状振動板とが接合され、インク加圧部
に対応する振動板の表面には圧電素子が接着されてい
る。流路基板と振動板の接合によって、インク流路が形
成され、圧電素子の伸縮に伴う振動板と圧電素子のバイ
モルフ作用によって、インク加圧部の体積が変化し、イ
ンク吐出口部からインクが吐出される。
An ink jet recording head of this type (hereinafter abbreviated as a head) usually has an ink supply section, a fluid resistance adjusting section of a flow path, an ink pressurizing section, an ink ejection opening section, etc. on one surface thereof. The flow path substrate formed as a groove is joined to the sheet-like vibrating plate, and the piezoelectric element is bonded to the surface of the vibrating plate corresponding to the ink pressurizing portion. An ink flow path is formed by joining the flow path substrate and the vibrating plate, and the volume of the ink pressurizing unit changes due to the bimorph action of the vibrating plate and the piezoelectric element as the piezoelectric element expands and contracts, and the ink is ejected from the ink ejection port. Is ejected.

【0004】図6は、このような流路基板の流路配置を
示すものであり、図7は従来技術によるヘッドの構造を
示す流路に沿っての断面図である。プラスチック板、ガ
ラス板、金属板、あるいはシリコンウェハなどからなる
流路基板1には、射出成形、エッチングあるいは機械加
工などによって、インク吐出口部であるインクノズル2
と、ノズル流路3、インク加圧部であるインク加圧室
4、インク供給路5及び流路の流体抵抗調整部である絞
り流路6からなる複数のインク流路並びにインク供給部
であるインク溜め7となる溝が形成されている。この流
路基板1の溝側には、表面の一部に導電層9を形成され
ている、ガラスからなる振動板8が、シート接着剤12に
よって積層接合されて、インクの通路が形成されてい
る。振動板8が金属の場合には、導電層9は不要であ
る。インク加圧室4に対応する位置の振動板8の上面に
は、電気機械変換素子である圧電素子10が接着剤層11に
よって接合されている。流路基板1と振動板8の接合方
法としては、接着剤接合の他に、静電接合、溶剤接合な
どが代表的な方法である。
FIG. 6 shows a flow path arrangement of such a flow path substrate, and FIG. 7 is a sectional view along the flow path showing the structure of a head according to the prior art. An ink nozzle 2 serving as an ink ejection port is formed on a flow path substrate 1 made of a plastic plate, a glass plate, a metal plate, a silicon wafer, or the like by injection molding, etching, machining, or the like.
And a plurality of ink flow paths including the nozzle flow path 3, the ink pressurizing chamber 4 which is an ink pressurizing section, the ink supply path 5 and the throttle flow path 6 which is a fluid resistance adjusting section of the flow path, and the ink supply section. Grooves that will become ink reservoirs 7 are formed. On the groove side of the flow path substrate 1, a vibrating plate 8 made of glass and having a conductive layer 9 formed on a part of the surface thereof is laminated and joined by a sheet adhesive 12 to form an ink passage. There is. When the diaphragm 8 is made of metal, the conductive layer 9 is unnecessary. A piezoelectric element 10, which is an electromechanical conversion element, is bonded to the upper surface of the vibration plate 8 at a position corresponding to the ink pressurizing chamber 4 by an adhesive layer 11. As a method for joining the flow path substrate 1 and the diaphragm 8, in addition to adhesive joining, electrostatic joining, solvent joining, etc. are typical methods.

【0005】このように構成されたヘッドの圧電素子10
の上部電極101 及び下部電極102 に所定のパルス電圧が
印加されると、圧電素子10が変形し、バイモルフ作用に
よって振動板8がインク加圧室4側へ変位し、インク加
圧室4の容積が急激に減少し、インク加圧室4内のイン
クが加圧されて、ノズル流路3を経てインクノズル2か
ら吐出される。吐出されたインクはインク滴となって記
録紙に付着し、印字される。
The piezoelectric element 10 of the head configured as described above
When a predetermined pulse voltage is applied to the upper electrode 101 and the lower electrode 102, the piezoelectric element 10 is deformed and the vibrating plate 8 is displaced to the ink pressurizing chamber 4 side by the bimorph action, and the volume of the ink pressurizing chamber 4 is increased. Rapidly decreases, the ink in the ink pressurizing chamber 4 is pressurized, and is ejected from the ink nozzle 2 through the nozzle flow path 3. The ejected ink becomes ink droplets and adheres to the recording paper to be printed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
ヘッドの製造方法においては、振動板8に圧電素子10を
接着する場合に、熱硬化性接着剤を用いるが、微小面積
へ微量接着剤を塗布するために、その制御が困難で、接
着剤の上部電極101 へのせりあがりによる上部電極101
の導通不良、接着剤厚さが厚いことによる電圧低下、接
着不十分による振動板の変形不足などの問題を生じ、良
品率低下の原因となっている。
As described above, in the conventional method of manufacturing a head, when the piezoelectric element 10 is bonded to the vibration plate 8, a thermosetting adhesive is used. It is difficult to control because the adhesive is applied, and the upper electrode 101 is formed by the adhesive rising to the upper electrode 101.
Problems such as poor electrical continuity, voltage drop due to thick adhesive, and insufficient deformation of diaphragm due to insufficient adhesion, resulting in a decrease in the yield rate.

【0007】また、従来のヘッドは下部電極102 を共通
電極とし、圧電素子10の上部電極101 を個別電極とし
て、フレキシブルプリント板のパッドを上部電極101 に
圧着しているため、圧電素子10に外力がかかり、圧電素
子10の変位が拘束され、インク吐出特性のバラツキの要
因となっている。この発明の課題は、上記の問題を解決
し、良品率が高く、低コストのマルチノズルのヘッドを
提供することである。
In the conventional head, the lower electrode 102 is used as a common electrode, the upper electrode 101 of the piezoelectric element 10 is used as an individual electrode, and the pad of the flexible printed board is pressure-bonded to the upper electrode 101. As a result, the displacement of the piezoelectric element 10 is constrained, which causes variation in ink ejection characteristics. An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a low cost multi-nozzle head having a high yield rate.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明においては、両面に電極が形成されてい
る圧電素子を、振動板上に形成されたメタライズ層によ
って、振動板にハンダ付けしている。圧電素子をハンダ
付けにより振動板に接合するため、導通不良がなくな
る。
In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, a piezoelectric element having electrodes formed on both surfaces is soldered to a diaphragm by a metallization layer formed on the diaphragm. Attached. Since the piezoelectric element is bonded to the diaphragm by soldering, conduction failure is eliminated.

【0009】更に、ハンダ付けのためのハンダ層は、振
動板上にハンダメッキによって形成する。ハンダメッキ
によって形成されるので、その厚さは必要最少限度に制
御できるので、ハンダの上部電極へのせりあがりなどの
不良もなく、厚さの揃った強固な接合ができるので、圧
電素子の変形を効率よく振動板に伝達することができ
る。
Further, the solder layer for soldering is formed on the diaphragm by solder plating. Since it is formed by solder plating, its thickness can be controlled to the required minimum, so there is no defect such as rising of the solder to the upper electrode, and strong bonding with uniform thickness can be performed, so that the piezoelectric element deformation Can be efficiently transmitted to the diaphragm.

【0010】また、少なくとも全部のインク加圧室に対
応する部分を含む、振動板の圧電素子搭載面に、少なく
とも全部のインク加圧室に及ぶ面積を有し、その両面に
電極が形成されている圧電体板をハンダ付けし、圧電体
板の表面側で、圧電体板の電極を、個々の加圧室に対応
する形状に分離溝によって分離している。ヘッドの全部
のインク加圧室にまたがる圧電体板をハンダ付けし、圧
電体板の表面電極を分離溝により分離することによっ
て、個々の圧電素子と同等の機能を発揮させている。こ
の場合も、ハンダ層をハンダメッキによって形成するこ
とは有効である。
Further, the piezoelectric element mounting surface of the vibrating plate including at least a portion corresponding to all the ink pressurizing chambers has an area reaching at least all the ink pressurizing chambers, and electrodes are formed on both surfaces thereof. The piezoelectric plate is soldered, and the electrodes of the piezoelectric plate are separated on the front surface side of the piezoelectric plate by a separation groove into a shape corresponding to each pressurizing chamber. A piezoelectric plate extending over all the ink pressurizing chambers of the head is soldered, and the surface electrode of the piezoelectric plate is separated by the separation groove, whereby the same function as that of each piezoelectric element is exhibited. Also in this case, it is effective to form the solder layer by solder plating.

【0011】更にまた、振動板を絶縁物とし、その振動
板の表面の個々の加圧室に対応する部分毎に、それぞれ
分離された状態でメタライズ層を形成し、このメタライ
ズ部において、少なくとも全部のインク加圧室に及ぶ面
積を有し、その両面に電極が形成されており、振動板に
ハンダ付けされる面の電極は個々のインク加圧室に対応
して分離されている圧電体板をハンダ付けしている。こ
の場合は、下部電極が分離されているので、圧電体板が
個々の圧電素子と同等の機能を発揮する。この場合に
は、下部電極が個別電極となるので、個々の圧電素子の
上部電極より信号電極をとる必要がなく、圧電素子への
機械的な外力がかからなくなる。この場合に、分離をよ
り完全にするためには、圧電体板の表面側の電極を、全
部のインク加圧室に対応する部分は互いに電気的に接続
されている状態を保ちながら、インク加圧室に対応する
形状の少なくとも三方を分離溝によって分離することが
有効である。この場合においても、ハンダ層をハンダメ
ッキによって形成することは有効である。
Further, the vibrating plate is made of an insulating material, and a metallized layer is formed in a separated state on each part of the surface of the vibrating plate corresponding to each pressurizing chamber, and at least all of the metallized parts are formed in this metallized part. The piezoelectric plate has an area extending to the ink pressurizing chamber, electrodes are formed on both sides thereof, and electrodes on the surface to be soldered to the vibration plate are separated corresponding to the individual ink pressurizing chambers. Is soldered. In this case, since the lower electrode is separated, the piezoelectric plate exhibits the same function as that of each piezoelectric element. In this case, since the lower electrode is an individual electrode, it is not necessary to take a signal electrode from the upper electrode of each piezoelectric element, and no mechanical external force is applied to the piezoelectric element. In this case, in order to make the separation more complete, the electrodes on the surface side of the piezoelectric plate are applied with ink while keeping the portions corresponding to all the ink pressurizing chambers electrically connected to each other. It is effective to separate at least three sides of the shape corresponding to the pressure chamber by the separation groove. Even in this case, it is effective to form the solder layer by solder plating.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】この発明の第1のポイントは、圧
電素子と振動板との接合をハンダ付けにより実施するこ
とであり、第2のポイントは、圧電素子を個々の素子と
せず、全部のインク加圧室に及ぶ一枚の圧電体板とし、
圧電体板に加工した分離溝あるいは振動板上に形成した
個々の分離メタライズ層によって個々のインク加圧室に
対応する圧電素子とすることであり、第3のポイント
は、ハンダ付けをハンダメッキ層により実施することで
ある。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A first point of the present invention is to join a piezoelectric element and a vibration plate by soldering, and a second point is that the piezoelectric element is not an individual element, A single piezoelectric plate covering the ink pressurizing chamber of
The piezoelectric element corresponding to each ink pressurizing chamber is formed by the separation groove formed on the piezoelectric plate or the separate metallization layer formed on the vibration plate. The third point is that soldering is performed on the solder plating layer. It is carried out by.

【0013】以下に実施例を説明する。Examples will be described below.

【0014】[0014]

【実施例】【Example】

(第1の実施例)図1は、この発明によるヘッドの第1
の実施例の構造を示す断面図であり、図2は、その平面
図である。図1は図2のA−A断面である。流路基板1
は、プラスチック材料である非結晶性熱可塑性樹脂から
なり、射出成形により作製される。この流路基板1に
は、インクノズル2、ノズル流路3、インク加圧室4、
インク供給路5、絞り流路6及びインク溜め7に相当す
る溝が形成されている。振動板8は厚さ30μm のニッケ
ル板であり、その片面の、少なくとも全部のインク加圧
室4に及ぶ部分と共通電極取り付け位置92に及ぶ部分を
含む領域に厚さ1〜3μm のハンダ層91が形成されてい
る。このハンダ層91は下記の条件の電界メッキで形成し
た。
(First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the head according to the present invention.
2 is a sectional view showing the structure of the embodiment of FIG. FIG. 1 is a cross section taken along the line AA of FIG. Flow path substrate 1
Is made of an amorphous thermoplastic resin which is a plastic material, and is produced by injection molding. In the channel substrate 1, ink nozzles 2, nozzle channels 3, ink pressurizing chambers 4,
Grooves corresponding to the ink supply passage 5, the throttle passage 6 and the ink reservoir 7 are formed. The vibrating plate 8 is a nickel plate having a thickness of 30 μm, and a solder layer 91 having a thickness of 1 to 3 μm is formed on one surface of the vibrating plate 8 including at least a portion extending to the ink pressurizing chamber 4 and a portion extending to the common electrode mounting position 92. Are formed. This solder layer 91 was formed by electrolytic plating under the following conditions.

【0015】 流路基板1のインク加圧室4は、図2に示すように、縦
横に規則正しく配列されている。この規則正しく配列さ
れたインク加圧室4に対応して、振動板8の圧電素子接
着面側に、全部のインク加圧室4を覆うように、ハンダ
層91を形成している。このハンダ層91の上に、全部のイ
ンク加圧室4を覆う大きさを有し、上部電極104 及び下
部電極105 が形成されている厚さ50μm の圧電体板100
を配設し、加重をかけて、熱風ガンにより約 300℃に加
熱し、圧電体板100 と振動板8をハンダ付けした。
[0015] As shown in FIG. 2, the ink pressurizing chambers 4 of the flow path substrate 1 are regularly arranged vertically and horizontally. Corresponding to the regularly arranged ink pressurizing chambers 4, a solder layer 91 is formed on the piezoelectric element bonding surface side of the vibration plate 8 so as to cover all the ink pressurizing chambers 4. On the solder layer 91, a piezoelectric plate 100 having a size of covering the entire ink pressurizing chamber 4 and having an upper electrode 104 and a lower electrode 105 and a thickness of 50 μm is formed.
Was placed, heated, and heated to about 300 ° C. with a hot air gun, and the piezoelectric plate 100 and the vibration plate 8 were soldered.

【0016】つづいて、圧電体板100 をハンダ付けした
振動板8とプラスチックの流路基板1を、シート接着剤
12で接合し、インク流路を形成した。振動板8と流路基
板1の接合の後、ダイシングマシンによって、図1及び
図2に示した分離溝106 を、インク加圧室4の形状にし
たがって、圧電体板100 の上部電極104 側に形成した。
この実施例では、分離溝106 の幅は 0.2mm、深さは50μ
m である。個々の上部電極104 には、従来技術と同様
に、フレキシブルプリント板のパッドをハンダ付けし、
ヘッドを作製した。
Subsequently, the vibrating plate 8 to which the piezoelectric plate 100 is soldered and the plastic flow path substrate 1 are attached with a sheet adhesive.
Bonding was performed at 12 to form an ink flow path. After joining the vibrating plate 8 and the flow path substrate 1, the separation groove 106 shown in FIGS. 1 and 2 is formed on the piezoelectric plate 100 on the upper electrode 104 side according to the shape of the ink pressurizing chamber 4 by a dicing machine. Formed.
In this embodiment, the separation groove 106 has a width of 0.2 mm and a depth of 50 μm.
m. As in the prior art, the pads of the flexible printed board are soldered to the individual upper electrodes 104,
A head was manufactured.

【0017】この上部電極104 を信号電極とし、ハンダ
層91による共通電極との間に適正波形の駆動電圧を印加
して印字試験を行った結果、良好な印字特性を得た。こ
のように、多数のインク加圧室4全体にわたる圧電体板
100 を、厚さ1〜3μm のハンダ層91でハンダ付けする
ことによって、導通不良や接着剤の上部電極へのせりあ
がりがなくなり、良品率が向上した。また、接合層内の
ボイドの発生もなく、圧電素子103 の伸縮が効率よく振
動板8やインク加圧室4内のインクに伝わり、良好なイ
ンク吐出特性を得ることができた。
The upper electrode 104 was used as a signal electrode, and a driving voltage of an appropriate waveform was applied between the upper electrode 104 and the common electrode of the solder layer 91 to perform a printing test. As a result, good printing characteristics were obtained. In this way, the piezoelectric plate over the entire large number of ink pressurizing chambers 4
By soldering 100 with a solder layer 91 having a thickness of 1 to 3 μm, conduction failure and sticking of the adhesive to the upper electrode were eliminated, and the yield rate was improved. In addition, the voids in the bonding layer did not occur, and the expansion and contraction of the piezoelectric element 103 were efficiently transmitted to the ink in the vibration plate 8 and the ink pressurizing chamber 4, and good ink ejection characteristics could be obtained.

【0018】(第2の実施例)図3は、この発明による
ヘッドの第2の実施例における、圧電素子搭載前の振動
板面から見た平面図であり、図4は第2の実施例を示す
平面図である。この実施例においては、振動板8は、絶
縁物であるジルコニア製の厚さ50μmの板である。この
振動板8の圧電素子搭載面には、図3に示すように、個
々のインク加圧室4に対応して、その長さ方向に1〜3
mm延長している、それぞれに分離された銅電極93をスパ
ッタで形成し、この銅電極93を陰極として、実施例1と
同様の電界メッキで、銅電極93上にハンダ層94を形成し
た。
(Second Embodiment) FIG. 3 is a plan view of a head according to a second embodiment of the present invention as viewed from the surface of a vibration plate before mounting a piezoelectric element, and FIG. 4 is a second embodiment. FIG. In this embodiment, the diaphragm 8 is a plate made of zirconia, which is an insulator, and has a thickness of 50 μm. As shown in FIG. 3, on the surface of the vibrating plate 8 on which the piezoelectric element is mounted, one to three pieces are provided in the lengthwise direction corresponding to each ink pressurizing chamber 4.
Separated copper electrodes 93 extending by mm were formed by sputtering, and a solder layer 94 was formed on the copper electrodes 93 by electrolytic plating in the same manner as in Example 1 using the copper electrodes 93 as a cathode.

【0019】一方、圧電素子としては、実施例1と同様
の、全部のインク加圧室4を覆う大きさを有し、上部電
極107 及び下部電極を形成している圧電体板100 を用
い、この圧電体板100 の、振動板8と接合する側の電極
(下部電極)に、図2と同様に、インク加圧室に対応し
た形状に分離溝を形成した。この場合の溝幅は、実施例
1の場合より広くしている。それは、ハンダによって分
離溝が短絡されることを避けるためである。
On the other hand, as the piezoelectric element, a piezoelectric plate 100 having the same size as that of the first embodiment, which covers the entire ink pressurizing chamber 4 and has the upper electrode 107 and the lower electrode, is used. In the piezoelectric plate 100, a separation groove was formed in a shape corresponding to the ink pressurizing chamber in the electrode (lower electrode) on the side to be joined to the vibration plate 8 as in the case of FIG. The groove width in this case is wider than that in the first embodiment. This is to prevent the separation groove from being short-circuited by solder.

【0020】ハンダ層94をもつ振動板8とハンダ付け側
の面に分離溝をもつ圧電体板100 を実施例1の場合と同
様に、ハンダ付けし、圧電体板100 を搭載した振動板8
を、実施例1と同様に流路基板1にシート接着剤12で接
合し、インク流路を形成した。この実施例では、振動板
8上の個々に分離されているハンダ層94が、個々のイン
ク加圧室4に対応する信号電極となり、圧電体板100 よ
り外側のハンダ層部がフレキシブルプリント板取り付け
位置95であり、ここにフレキシブルプリント板のパッド
をハンダ付けした。圧電体板100 の上部電極107 は共通
電極てあり、各インク加圧室4に対応する圧電体に外力
がかからない部分を共通電極取り付け位置109 とし、こ
こにフレキシブルプリント板をハンダ付けし、ヘッドを
作製した。
The vibration plate 8 having the solder layer 94 and the piezoelectric plate 100 having a separation groove on the surface on the soldering side are soldered in the same manner as in the first embodiment, and the vibration plate 8 having the piezoelectric plate 100 mounted thereon is mounted.
Was bonded to the flow path substrate 1 with the sheet adhesive 12 in the same manner as in Example 1 to form an ink flow path. In this embodiment, the individually separated solder layers 94 on the vibration plate 8 serve as signal electrodes corresponding to the individual ink pressurizing chambers 4, and the solder layer portion outside the piezoelectric plate 100 is attached to the flexible printed board. It is position 95, and the pad of the flexible printed board is soldered here. The upper electrode 107 of the piezoelectric plate 100 is a common electrode, and a portion where external force is not applied to the piezoelectric body corresponding to each ink pressurizing chamber 4 is set as a common electrode mounting position 109. A flexible printed board is soldered here and the head is attached. It was made.

【0021】このようにして作製したヘッドにおいて、
共通電極としての上部電極107 と、信号電極としてのハ
ンダ層94との間に適正波形の駆動電圧を印加して印字試
験を行った結果、良好な印字特性を得ることができた。
この実施例では、絶縁物を振動板8とし、振動板8上に
形成したインク加圧室4毎の個別電極を信号電極とする
ことによって、圧電体板100 の上部電極107 を共通電極
とすることができ、圧電素子への外力の影響が軽減さ
れ、圧電素子の伸縮による変位の拡大・安定につながっ
た。
In the head thus manufactured,
As a result of performing a printing test by applying a drive voltage having an appropriate waveform between the upper electrode 107 serving as the common electrode and the solder layer 94 serving as the signal electrode, good printing characteristics were obtained.
In this embodiment, the insulator is the vibrating plate 8 and the individual electrode for each ink pressurizing chamber 4 formed on the vibrating plate 8 is the signal electrode, so that the upper electrode 107 of the piezoelectric plate 100 is the common electrode. It was possible to reduce the influence of external force on the piezoelectric element, and it was possible to expand and stabilize the displacement due to expansion and contraction of the piezoelectric element.

【0022】この実施例では、絶縁物としてジルコニア
を用い、メタライズ層として銅のスパッタ膜を用いた
が、絶縁物としては、ガラスや他のセラミックスも採用
できるし、メタライズ層としては、ニッケルなどの他の
金属を採用することも、蒸着などの他の成膜方法による
膜を採用することもできる。 (第3の実施例)図5は第3の実施例を示す平面図であ
る。
In this embodiment, zirconia was used as the insulating material and a copper sputtered film was used as the metallizing layer. However, glass or other ceramics can be used as the insulating material, and nickel or the like can be used as the metallizing layer. It is also possible to adopt another metal or a film formed by another film forming method such as vapor deposition. (Third Embodiment) FIG. 5 is a plan view showing a third embodiment.

【0023】この実施例が、第2の実施例と異なる点
は、圧電体板100 の上部電極107 にも、共通電極として
の機能をもたせながら、インク加圧室4に対応させて、
分離溝108 を形成していることである。図5の場合は、
中央側の一辺のみを残して、他の3辺に分離溝108 を形
成している。この分離溝108 により、隣接するインク加
圧室への影響がより軽減され、より優れたインク吐出特
性を得ることができた。
This embodiment is different from the second embodiment in that the upper electrode 107 of the piezoelectric plate 100 also has a function as a common electrode and corresponds to the ink pressurizing chamber 4.
That is, the separation groove 108 is formed. In the case of FIG.
The separation groove 108 is formed on the other three sides, leaving only one side on the center side. By the separation groove 108, the influence on the adjacent ink pressurizing chamber was further reduced, and more excellent ink ejection characteristics could be obtained.

【0024】[0024]

【発明の効果】この発明によれば、圧電素子あるいは圧
電体板(以下では、圧電素子で代表する)を振動板にハ
ンダ付けしているため、その接合に伴う導通不良がなく
なり、接着剤による電圧低下もなく、所定の電圧を圧電
素子に印加することができ、圧電素子の必要な変形を確
保するすることができる。
According to the present invention, since the piezoelectric element or the piezoelectric plate (hereinafter, represented by the piezoelectric element) is soldered to the vibration plate, the conduction failure due to the joining is eliminated, and the adhesive is used. A predetermined voltage can be applied to the piezoelectric element without a voltage drop, and the necessary deformation of the piezoelectric element can be secured.

【0025】また、圧電素子の厚さに比べて十分に薄い
ハンダメッキ層を用いるので、ハンダが上部電極へせり
あがる不良を発生しなくなる。更に、振動板と圧電素子
が、ハンダによって強固に接合されるので、圧電素子の
変形を効率よく振動板に伝達することができ、フレキシ
ブルプリント板のパッドもハンダ付けにより強固に固定
されるので、信頼性が向上する。
Further, since the solder plating layer, which is sufficiently thinner than the thickness of the piezoelectric element, is used, a defect in which the solder sticks to the upper electrode does not occur. Further, since the vibrating plate and the piezoelectric element are firmly joined by solder, the deformation of the piezoelectric element can be efficiently transmitted to the vibrating plate, and the pad of the flexible printed board is also firmly fixed by soldering. Improves reliability.

【0026】更にまた、圧電素子を全部のインク加圧室
にわたる一枚の圧電体板とし、その上部電極を分離溝に
よって分離し、各インク加圧室に対応する圧電素子とす
ることにより、ダイシングで個々の圧電素子の位置を決
めることができるので、圧電素子の接合工数が低減する
と同時に、位置合わせの精度も大幅に緩和される。圧電
素子を全インク加圧室にわたる一枚の圧電体板とし、振
動板を絶縁物とし、振動板上に個々のインク加圧室に対
応する個別電極を形成すると、圧電体板の上部電極は共
通電極となるので、個々の圧電素子の上部電極に信号電
極を接続する必要がなくなり、圧電素子へかかる外力を
軽減することができ、振動板の変位の拡大・安定につな
がる。
Further, the piezoelectric element is a single piezoelectric plate extending over all the ink pressurizing chambers, the upper electrode thereof is separated by a separating groove, and the piezoelectric element corresponding to each ink pressurizing chamber is formed. Since the position of each piezoelectric element can be determined by, the man-hours for joining the piezoelectric elements can be reduced, and at the same time, the positioning accuracy can be significantly eased. If the piezoelectric element is a single piezoelectric plate that covers all the ink pressurizing chambers, the vibrating plate is an insulator, and the individual electrodes corresponding to each ink pressurizing chamber are formed on the vibrating plate, the upper electrode of the piezoelectric plate is Since it is a common electrode, it is not necessary to connect a signal electrode to the upper electrode of each piezoelectric element, the external force applied to the piezoelectric element can be reduced, and the displacement of the diaphragm can be expanded and stabilized.

【0027】以上のように、この発明によれば、良品率
が高く、信頼性が高く、低コストのマルチノズルのヘッ
ドを提供することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a multi-nozzle head having a high yield rate, high reliability, and low cost.

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

【図1】この発明によるヘッドの第1の実施例の構造を
示す断面図
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a first embodiment of a head according to the present invention.

【図2】第1の実施例を示す平面図FIG. 2 is a plan view showing a first embodiment.

【図3】第2の実施例における、圧電素子搭載前の振動
板面から見た平面図
FIG. 3 is a plan view seen from a diaphragm surface before mounting a piezoelectric element in the second embodiment.

【図4】第2の実施例を示す平面図FIG. 4 is a plan view showing a second embodiment.

【図5】第3の実施例を示す平面図FIG. 5 is a plan view showing a third embodiment.

【図6】流路基板の流路を示す平面図FIG. 6 is a plan view showing channels of a channel substrate.

【図7】従来技術によるヘッドの構造を示す断面図FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of a head according to the prior art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 流路基板 5 インク供給路 2 インクノズル 6 絞り流路 3 ノズル流路 7 インク溜め 4 インク加圧室 8 振動板 9 導電層 91, 94 ハンダ層 93 銅電極 92 共通電極取り付け位置 95 フレキシブルプリント板取り付け位置 10, 103 圧電素子 100 圧電体板 101, 104, 107 上部電極 102, 105 下部電極 106, 108 分離溝 109 共通電極取り付け位置 11 接着剤層 12 シート接着剤 1 flow path substrate 5 ink supply path 2 ink nozzle 6 throttle flow path 3 nozzle flow path 7 ink reservoir 4 ink pressurizing chamber 8 vibrating plate 9 conductive layer 91, 94 solder layer 93 copper electrode 92 common electrode mounting position 95 flexible printed board Mounting position 10, 103 Piezoelectric element 100 Piezoelectric plate 101, 104, 107 Upper electrode 102, 105 Lower electrode 106, 108 Separation groove 109 Common electrode mounting position 11 Adhesive layer 12 Sheet adhesive

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】インク加圧室を含むインク流路を形成する
ための溝を有する流路基板と振動板が積層一体化され、
振動板の流路基板とは反対側の面上で、インク加圧室に
対応する位置に圧電素子が搭載されているインクジェッ
ト記録ヘッドにおいて、 圧電素子には、その両面に電極が形成されており、その
振動板側の電極と、振動板上に形成されたメタライズ層
によって、圧電素子がハンダ付けされていることを特徴
とするインクジェット記録ヘッド。
1. A flow path substrate having a groove for forming an ink flow path including an ink pressurizing chamber and a vibration plate are laminated and integrated.
In an ink jet recording head in which a piezoelectric element is mounted on the surface of the vibrating plate opposite to the flow path substrate, at a position corresponding to the ink pressurizing chamber, electrodes are formed on both surfaces of the piezoelectric element. An inkjet recording head characterized in that a piezoelectric element is soldered by an electrode on the diaphragm side and a metallized layer formed on the diaphragm.
【請求項2】請求項1に記載のインクジェット記録ヘッ
ドにおいて、 少なくとも全部のインク加圧室に対応する部分を含む、
振動板の圧電素子搭載面に、少なくとも全部のインク加
圧室に及ぶ面積を有し、その両面に電極が形成されてい
る圧電体板がハンダ付けされ、圧電体板の表面側で、圧
電体板の電極が、個々の加圧室に対応する形状に分離溝
によって分離されていることを特徴とするインクジェッ
ト記録ヘッド。
2. The ink jet recording head according to claim 1, including at least a portion corresponding to all ink pressurizing chambers.
The piezoelectric element mounting surface of the vibrating plate is soldered with a piezoelectric plate having an area covering at least the entire ink pressurizing chamber, and electrodes are formed on both surfaces of the piezoelectric plate. An inkjet recording head characterized in that the electrodes of the plate are separated by a separation groove into a shape corresponding to each pressurizing chamber.
【請求項3】請求項1に記載のインクジェット記録ヘッ
ドにおいて、 振動板が絶縁物からなり、その振動板の表面の個々の加
圧室に対応する部分が、それぞれ分離された状態でメタ
ライズされており、このメタライズ部において、少なく
とも全部のインク加圧室に及ぶ面積を有し、その両面に
電極が形成されており、振動板にハンダ付けされる面の
電極は個々のインク加圧室に対応して分離されている圧
電体板がハンダ付けされていることを特徴とするインク
ジェット記録ヘッド。
3. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the vibrating plate is made of an insulating material, and portions of the surface of the vibrating plate that correspond to the individual pressure chambers are metallized in separate states. The metallized part has an area that covers at least the entire ink pressurizing chamber, and electrodes are formed on both surfaces of the metallizing part. The electrodes on the surface soldered to the diaphragm correspond to the individual ink pressurizing chambers. The inkjet recording head is characterized in that the piezoelectric plates separated by the above are soldered.
【請求項4】請求項3に記載のインクジェット記録ヘッ
ドにおいて、 圧電体板の表面側の電極が、全部のインク加圧室に対応
する部分は互いに電気的に接続されている状態を保ちな
がら、インク加圧室に対応する形状の少なくとも三方を
分離溝によって分離されていることを特徴とするインク
ジェット記録ヘッド。
4. The ink jet recording head according to claim 3, wherein the electrodes on the front surface side of the piezoelectric body plate are electrically connected to each other in the portions corresponding to all the ink pressurizing chambers. An inkjet recording head characterized in that at least three sides of a shape corresponding to an ink pressurizing chamber are separated by separation grooves.
【請求項5】請求項1から請求項4のいずれかに記載の
インクジェット記録ヘッドの製造方法であって、 圧電素子あるいは圧電体板がハンダ付けされる振動板の
ハンダ付け位置には、ハンダ付け前にハンダメッキ層が
設けられ、そのハンダメッキ層により、圧電素子あるい
は圧電体板と振動板がハンダ付けされることを特徴とす
るインクジェット記録ヘッドの製造方法。
5. The method for manufacturing an ink jet recording head according to claim 1, wherein the piezoelectric element or the piezoelectric plate is soldered at a soldering position of a diaphragm to which the piezoelectric plate is soldered. A method for manufacturing an ink jet recording head, characterized in that a solder plating layer is provided in front, and the piezoelectric element or the piezoelectric plate and the vibration plate are soldered by the solder plating layer.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7625071B2 (en) 2005-03-24 2009-12-01 Fujifilm Corporation Liquid ejection head, image forming apparatus and method of manufacturing liquid ejection head
JP2010269596A (en) * 2009-05-22 2010-12-02 Xerox Corp Fluid dispensing sub-assembly with polymer layer

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