JPH10157108A - Ink jet printer head - Google Patents

Ink jet printer head

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Publication number
JPH10157108A
JPH10157108A JP31728496A JP31728496A JPH10157108A JP H10157108 A JPH10157108 A JP H10157108A JP 31728496 A JP31728496 A JP 31728496A JP 31728496 A JP31728496 A JP 31728496A JP H10157108 A JPH10157108 A JP H10157108A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
top plate
thermal expansion
piezoelectric member
ink
Prior art date
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Pending
Application number
JP31728496A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yukihiro Osugi
之弘 大杉
Masahiro Kubota
昌広 久保田
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.)
TEC CORP
Original Assignee
TEC CORP
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Filing date
Publication date
Application filed by TEC CORP filed Critical TEC CORP
Priority to JP31728496A priority Critical patent/JPH10157108A/en
Publication of JPH10157108A publication Critical patent/JPH10157108A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/10Finger type piezoelectric elements

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress warping or waving of a head body where a top plate is bonded to a substrate. SOLUTION: The ink jet printer head comprises a substrate 3 laminated with at least one piezoelectic member polarized in the thickness direction, a plurality of parallel grooves 4 and side walls 5 at least partially made of the piezoelectic member and arranged at a constant interval on the substrate 3, and a top plate 9 covering the upper part of the grooves 4 to form a plurality of ink chambers 11 wherein the top plate 9 is made of a material having a coefficient of thermal expansion equivalent to that of the piezoelectic member.

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】本発明は、圧電部材を用いた
オンデマンド方式のインクジェットプリンタヘッドに関
する。
The present invention relates to an on-demand type ink jet printer head using a piezoelectric member.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、インク供給部に接続されて並設さ
れた多数のインク室の先端に、インク吐出口を有するノ
ズル板を固定し、インク室の圧力を高めてインク吐出口
からインク滴を飛翔させるようにしたインクジェットプ
リンタヘッドがある。このようなインクジェットプリン
タヘッドにおいて、インク室のインク圧を高める方法と
しては、特開昭63−247051号公報に開示された
技術がある。すなわち、インク室の両側に配列された側
壁の少なくとも一部を圧電部材により形成し、その側壁
の側面に電極を形成し、この電極に電圧を印加すること
により側壁を変形させ、この時の印加電圧の極性により
側壁の変形方向を変えることにより、インク室の容積を
拡張してインク供給部からインクを吸引したり、インク
室の容積を縮小させて内部のインクをインク吐出口から
吐出させるものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, a nozzle plate having an ink discharge port is fixed to the tip of a large number of ink chambers connected in parallel and connected to an ink supply section. There is an ink-jet printer head which is designed to fly. As a method for increasing the ink pressure in the ink chamber in such an ink jet printer head, there is a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-247051. That is, at least a part of the side wall arranged on both sides of the ink chamber is formed by a piezoelectric member, an electrode is formed on the side surface of the side wall, and the voltage is applied to the electrode to deform the side wall. By changing the deformation direction of the side wall according to the polarity of the voltage, the volume of the ink chamber is expanded to suck ink from the ink supply unit, or the volume of the ink chamber is reduced to discharge the ink inside from the ink discharge port. It is.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】前述の特開昭63−2
47051号公報で開示された構造のインクジェットプ
リンタヘッドのヘッド本体は、少なくとも一方が圧電部
材よりなる上部基板と下部基板とよりなる基板に天板を
接着剤により接着して形成しているものが用いられてい
る。この形式のインクジェットプリンタヘッドにおい
て、基板と天板との厚さが異なったり、材質が異なった
り、或いは、熱膨張係数の異なる接着剤を用いたとして
も、幅の狭いシリアルタイプのものである場合には、全
体的な形状の変化、すなわち、反りやうねりの程度が小
さいため、格別な問題は発生していない。しかしなが
ら、印字速度の高速化等の目的で、全体の長さを用紙の
幅に合わせたラインタイプのインクジェットプリンタヘ
ッドの開発が研究されている。この形式のインクジェッ
トプリンタヘッドにおいては、その幅寸法がかなり大き
くなるため、基板と天板との厚さが異なったり、材質が
異なったり、或いは、熱膨張係数の異なる接着剤を用い
た場合に、基板と天板とを加熱接着する工程で発生する
反りやうねりは、図6に示すように、100μm程度に
も達することがあり、実用化の上で大きな問題になって
いる。
SUMMARY OF THE INVENTION The aforementioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-2
A head body of an ink jet printer head having a structure disclosed in Japanese Patent No. 47051 is used in which at least one is formed by bonding a top plate to a substrate including an upper substrate and a lower substrate formed of a piezoelectric member with an adhesive. Have been. In the case of an ink jet printer head of this type, even if the thickness of the substrate and the top plate are different, the material is different, or even if an adhesive having a different coefficient of thermal expansion is used, it is a narrow serial type. No particular problem has occurred since the change in the overall shape, that is, the degree of warpage or undulation is small. However, for the purpose of increasing the printing speed and the like, development of a line type ink jet printer head whose entire length has been adjusted to the width of the paper has been studied. In the ink jet printer head of this type, since the width dimension is considerably large, when the thickness of the substrate and the top plate is different, the material is different, or when an adhesive having a different coefficient of thermal expansion is used, As shown in FIG. 6, warpage or undulation generated in the step of heating and bonding the substrate and the top plate may reach as much as 100 μm, which is a serious problem in practical use.

【0004】本発明は、基板と天板とを加熱接着して基
板を形成する場合に、反りやうねりの発生が少ないよう
にすることを目的とする。
[0004] It is an object of the present invention to reduce the occurrence of warpage or undulation when a substrate and a top plate are heated and bonded to form a substrate.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
板厚方向に分極した少なくとも1枚以上の圧電部材を積
層した基板を形成し、この基板に互いに平行な複数の溝
とこれらの溝を隔てる少なくとも一部が前記圧電部材か
らなる側壁とを等間隔に形成し、前記側壁を形成する圧
電部材に電圧を印加する電極とこれらの電極に接続され
た配線パターンとを前記基板に形成し、前記溝の上部を
覆う天板と前記溝の正面部を覆うノズル板とを取り付け
て複数のインク室を形成したインクジェットプリンタヘ
ッドにおいて、前記天板を圧電部材と同等の熱膨張係数
を有する材料により形成したものである。したがって、
基板と天板とを加熱接着して基板を形成する場合に、基
板と天板との厚さが異なったり、材質が異なったり、或
いは、熱膨張係数の異なる接着剤を用いたりしたとして
も、反りやうねりの少ないヘッド本体とすることができ
るものである。
According to the first aspect of the present invention,
A substrate is formed by laminating at least one or more piezoelectric members polarized in the thickness direction, and a plurality of grooves parallel to each other and at least a part of the side walls formed by the piezoelectric members separating these grooves are equally spaced. The electrodes for applying a voltage to the piezoelectric members forming the side walls and the wiring patterns connected to these electrodes are formed on the substrate, and the top plate covering the upper part of the groove and the front part of the groove are formed on the substrate. In an inkjet printer head having a plurality of ink chambers formed by attaching a covering nozzle plate, the top plate is formed of a material having a thermal expansion coefficient equivalent to that of a piezoelectric member. Therefore,
When the substrate and the top plate are heat-bonded to form the substrate, even if the thickness of the substrate and the top plate are different, the materials are different, or even if an adhesive having a different coefficient of thermal expansion is used, It is possible to provide a head main body with less warpage and undulation.

【0006】請求項2記載の発明は、下部基板と上部基
板とを圧電部材により形成した基板を設け、この基板と
同一の圧電部材により天板を形成したものである。した
がって、基板と天板とは同一の熱膨張係数を有する材料
であるため、反りやうねりの少ないヘッド本体とするこ
とができるものである。
According to a second aspect of the present invention, a substrate is provided in which a lower substrate and an upper substrate are formed of a piezoelectric member, and a top plate is formed of the same piezoelectric member as the substrate. Therefore, since the substrate and the top plate are made of a material having the same coefficient of thermal expansion, a head body with little warpage or undulation can be obtained.

【0007】請求項3記載の発明は、天板が、鉄−ニッ
ケルを含有する合金であり、圧電部材と同等の熱膨張係
数を有するニッケルの含有量であるように設定したもの
である。したがって、基板と同じ熱膨張係数を有する天
板を形成することが容易なものである。
According to a third aspect of the present invention, the top plate is made of an alloy containing iron-nickel, and is set to have a nickel content having a thermal expansion coefficient equivalent to that of the piezoelectric member. Therefore, it is easy to form a top plate having the same coefficient of thermal expansion as the substrate.

【0008】請求項4記載の発明は、成形時の流動方向
の熱膨張係数が圧電部材の熱膨張係数と同等である樹脂
により天板を形成したものである。したがって、基板と
同じ熱膨張係数を有する天板を樹脂によっても形成する
ことができるものである。
According to a fourth aspect of the present invention, the top plate is formed of a resin having a thermal expansion coefficient in a flow direction at the time of molding that is equal to a thermal expansion coefficient of the piezoelectric member. Therefore, the top plate having the same coefficient of thermal expansion as the substrate can be formed of resin.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明の実施の第一の形態を図1
ないし図5に基づいて説明する。図1はインクジェット
プリンタヘッドの全体構造を示すもので、板厚方向に分
極した2枚の圧電部材よりなる下部基板1と上部基板2
とをその分極方向が逆向きとなるように接着して基板3
を形成する。すなわち、前記下部基板1の片面に、例え
ば、加熱硬化型一液性エポキシ接着剤等による接着剤を
スクリーン印刷にて10〜30μm程度の均一な厚さに
塗布し、上部基板2を貼り合わせる。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
A description will be given with reference to FIG. FIG. 1 shows the overall structure of an ink jet printer head, in which a lower substrate 1 and an upper substrate 2 each composed of two piezoelectric members polarized in the thickness direction.
Are bonded so that their polarization directions are opposite to each other.
To form That is, an adhesive such as a heat-curable one-part epoxy adhesive is applied to one surface of the lower substrate 1 by screen printing to a uniform thickness of about 10 to 30 μm, and the upper substrate 2 is bonded.

【0010】このように形成した基板3に対して溝加工
することにより、前記上部基板2の上面から下部基板1
の内部に達する多数の溝4とこれらの溝4を隔てる多数
の側壁5とを平行に形成する。この溝加工は、ICウエ
ハの切断などに用いるダイシングソーのダイヤモンドホ
イールなどを用いて行う。これらの溝4は、基板3の前
面側において開口し、奥側を閉止した形状に形成する。
溝4の寸法はインクジェットプリンタヘッドの仕様によ
り決定するが、例えば、深さ寸法を0.2〜1mm、幅
寸法を20〜200μm、長さ寸法を5〜500mm程
度に形成する。
By subjecting the substrate 3 thus formed to groove processing, the lower substrate 1 is moved from the upper surface of the upper substrate 2 to the lower substrate 1.
Are formed in parallel with a large number of grooves 4 reaching the inside of the substrate and a plurality of side walls 5 separating the grooves 4. This groove processing is performed using a diamond wheel of a dicing saw used for cutting an IC wafer or the like. These grooves 4 are formed in a shape that opens on the front side of the substrate 3 and closes the back side.
The dimensions of the groove 4 are determined according to the specifications of the ink jet printer head. For example, the depth is 0.2 to 1 mm, the width is 20 to 200 μm, and the length is about 5 to 500 mm.

【0011】前記溝4の内面には無電解ニッケルメッキ
法により電極6を形成する。このとき、前記上部基板2
の上面に電極6と連続する配線パターン7を同時に形成
する。水性インクを使用する場合は、電極6と配線パタ
ーン7(一部)との上、少なくともインクと接触する部
分に絶縁膜8を形成する。図2は絶縁膜8を成膜後の溝
4部分の断面を示す。この絶縁膜8の形成に当って電着
塗料を用いれば、その電着塗料の溶液と接することによ
り細かな溝4内部までの電極6上に絶縁膜8が均一に形
成される。
An electrode 6 is formed on the inner surface of the groove 4 by electroless nickel plating. At this time, the upper substrate 2
The wiring pattern 7 continuous with the electrode 6 is simultaneously formed on the upper surface of the substrate. When the aqueous ink is used, the insulating film 8 is formed on the electrode 6 and the wiring pattern 7 (partly) at least in a portion that comes into contact with the ink. FIG. 2 shows a cross section of the groove 4 after the insulating film 8 is formed. If an electrodeposition paint is used to form the insulating film 8, the insulating film 8 is uniformly formed on the electrode 6 up to the inside of the fine groove 4 by contact with the solution of the electrodeposition paint.

【0012】ここで、電極6及び配線パターン7を形成
し、さらに、絶縁膜8を形成した基板3に対して天板9
を接着することによりヘッド本体10を形成し、接着し
た天板9で溝4の上部開口面を覆うことにより多数のイ
ンク室11を形成する。前記天板9の内面には、前記イ
ンク室11に交差して全てのインク室11に連通する共
通インク室12が形成されており、この共通インク室1
2に連通するインク供給口13が形成されている。しか
して、前記天板9の材質としては、圧電部材の熱膨張係
数が2〜6×10~ 6/℃であるため、その圧電部材の熱
膨張係数と同様な熱膨張係数を有するものであることが
望ましい。すなわち、7×10~ 6/℃以下の熱膨張係数
の材質であることが必要であり、天板9の材料として下
部基板1及び上部基板2と同じ圧電部材が用いられる。
そして、下部基板1と上部基板2と天板9とを貼り合わ
せた基板3をオートクレーブ装置(図示せず)に入れて
加圧加熱(120℃×2H、1〜5kgf/cm2
し、接着剤を硬化させる。機械的に基板3を押え、加圧
した治具のままオーブンに入れて加熱硬化(120℃×
2H)させても良い。このように天板9が基板3に接着
されたヘッド本体10は、その天板9が圧電部材よりな
る下部基板1及び上部基板2と同一材料であるため、熱
膨張係数の違いによる反りやうねりの発生を低減するこ
とが可能である。基板3の大きさが、140mm×40
mmである場合、従来、図6に示す状態で100μm以
上のうねりがあったものに対して、140mm長さにわ
たっての反りが実測値で10μm以下と所望の値を得る
ことができた。
Here, an electrode 6 and a wiring pattern 7 are formed, and a top plate 9 is formed on the substrate 3 on which the insulating film 8 is formed.
Are bonded to each other to form a head body 10, and the top opening 9 of the groove 4 is covered with the bonded top plate 9 to form a large number of ink chambers 11. On the inner surface of the top plate 9, there is formed a common ink chamber 12 intersecting with the ink chamber 11 and communicating with all the ink chambers 11.
An ink supply port 13 communicating with 2 is formed. Thus, the material of the top plate 9, the thermal expansion coefficient of the piezoelectric member is 2~6 × 10 ~ 6 / ℃, and has a similar thermal expansion coefficient and the thermal expansion coefficient of the piezoelectric member It is desirable. That, 7 × 10 ~ 6 / ℃ must be a material of the following thermal expansion coefficient as the material of the top plate 9 are the same piezoelectric member as the lower substrate 1 and the upper substrate 2 is used.
Then, the substrate 3 in which the lower substrate 1, the upper substrate 2, and the top plate 9 are bonded is put into an autoclave (not shown), and heated under pressure (120 ° C. × 2H, 1 to 5 kgf / cm 2 ).
And cure the adhesive. The substrate 3 is mechanically pressed and placed in an oven with the pressurized jig heated and cured (120 ° C x
2H). The head body 10 having the top plate 9 bonded to the substrate 3 as described above has the same top plate 9 made of the same material as the lower substrate 1 and the upper substrate 2 made of a piezoelectric member, and thus has a warp or undulation due to a difference in thermal expansion coefficient. Can be reduced. The size of the substrate 3 is 140 mm × 40
In the case of mm, the desired value was obtained in which the warpage over a length of 140 mm was 10 μm or less as an actually measured value, compared to the conventional case where the undulation was 100 μm or more in the state shown in FIG.

【0013】インクジェットプリンタヘッドに用いられ
るインク等に耐性があれば有機接着剤又は無機接着剤の
どちらでもよく、接着剤の塗布方法は他にスピンコー
タ、スプレー塗布、刷毛塗り等、使用する接着剤に合わ
せて選択可能である。
[0013] Either an organic adhesive or an inorganic adhesive may be used as long as the ink used in the ink jet printer head has resistance, and the method of applying the adhesive may be other methods such as spin coater, spray coating, and brush coating. It can be selected together.

【0014】また、硬化温度も使用する接着剤によって
異なるが、40〜200℃程度である。なお、この温度
は、圧電部材の分極に影響を与えない程度の温度である
(200℃以上で分極の劣化が始まるため、注意が必要
である)。
The curing temperature also varies depending on the adhesive used, but is about 40 to 200 ° C. Note that this temperature is a temperature that does not affect the polarization of the piezoelectric member (attention must be paid because the deterioration of the polarization starts at 200 ° C. or higher).

【0015】ついで、前記ヘッド本体10に対して、前
記インク室11の先端側の開口面14を覆うようにイン
ク吐出口15を備えたノズル板16を接着する。しかし
ながら、このノズル板16を接着するためには、前記開
口面14が全体的に平坦な平面でなければならない。し
かるに、図3(a)に示すように、基板3と天板9との両
者間の微妙な位置ずれによる段差があったり、図3(b)
に示すように、基板3又は天板9のどちらか一方にエッ
ジやダレがあった場合には、開口面14の境界部に凹み
ができたりし、ノズル板16を均一な接着層で接着する
ことが不可能である。すなわち、このような段差や凹み
があると、ノズル板16を接着する際、接合不良を生じ
る原因となる。例えば、接着剤を用いた場合、インク室
11やインク吐出口15を接着剤で塞がないためには接
着剤を非常に薄く塗布する必要があるが、この時、段差
があると接着されない部分ができる。逆に、この部分を
接着しようとすると、接着剤が厚くなりインク室11や
インク吐出口15を塞いでしまう。このような段差や凹
みを解消するためには、基板3と天板9とを接着した後
に、同時切断するか、開口面14を研磨し、図3(c)に
示すように平坦にする。
Next, a nozzle plate 16 having an ink discharge port 15 is bonded to the head main body 10 so as to cover the opening surface 14 at the tip end of the ink chamber 11. However, in order to bond the nozzle plate 16, the opening surface 14 must be a flat surface as a whole. However, as shown in FIG. 3A, there is a step due to a slight displacement between the substrate 3 and the top plate 9, or FIG.
As shown in (2), if there is an edge or sagging on either the substrate 3 or the top plate 9, a dent may be formed at the boundary of the opening surface 14, and the nozzle plate 16 is adhered with a uniform adhesive layer. It is impossible. That is, if there is such a step or a dent, when bonding the nozzle plate 16, it causes a bonding failure. For example, when an adhesive is used, it is necessary to apply the adhesive very thinly so that the ink chamber 11 and the ink discharge port 15 are not blocked with the adhesive. Can be. Conversely, if this portion is to be bonded, the thickness of the adhesive becomes large, and the ink chamber 11 and the ink discharge port 15 are blocked. In order to eliminate such steps and depressions, the substrate 3 and the top plate 9 are bonded and then cut at the same time, or the opening surface 14 is polished and flattened as shown in FIG.

【0016】このような構成において、インク吐出の動
作は、次のように行われる。まず、ヘッド本体10のイ
ンク室11にインクを供給した状態でインク室11の両
側に位置する側壁5を分極方向が相反する下部基板1と
上部基板2とのシェアモード変形により湾曲させ徐々に
離反させ、これを急激に初期位置に復帰させてインク室
11のインクを加圧することでインク吐出口15からイ
ンク滴を吐出させる。このとき、クロストークを防止す
るため、偶数番目のインク室11と奇数番目のインク室
11とを交互に加圧するように圧力発生手段として作用
する側壁5を駆動する。さらに、この側壁5は、インク
室11にインクを吸引して充填する場合に徐々に変形
し、インク室11に充填したインクを加圧する場合には
急激に変形する。なお、前述のように、インク吐出口1
5の断面形状は、内方が拡開し外方が縮径するようにテ
ーパ状に形成されているため、インク室11で加圧した
インクの吐出は効率良く行なわれる。
In such a configuration, the ink discharging operation is performed as follows. First, in a state where ink is supplied to the ink chamber 11 of the head main body 10, the side walls 5 located on both sides of the ink chamber 11 are curved by shear mode deformation between the lower substrate 1 and the upper substrate 2 whose polarization directions are opposite to each other, and are gradually separated. Then, the ink is rapidly returned to the initial position, and the ink in the ink chamber 11 is pressurized to discharge ink droplets from the ink discharge port 15. At this time, in order to prevent crosstalk, the side wall 5 acting as a pressure generating means is driven so as to press the even-numbered ink chambers 11 and the odd-numbered ink chambers 11 alternately. Further, the side wall 5 is gradually deformed when ink is sucked and filled in the ink chamber 11, and is sharply deformed when the ink filled in the ink chamber 11 is pressurized. In addition, as described above, the ink ejection port 1
5 is formed in a tapered shape so that the inside is expanded and the outside is reduced in diameter, so that the ink pressurized in the ink chamber 11 is efficiently discharged.

【0017】しかして、基板3に接着された天板9は、
前述のように両者の熱膨張係数が同じであり、その熱膨
張係数の違いに基づく反りやうねりの発生が低減されて
いる。そのため、ラインタイプのインクジェットプリン
タヘッドとして形成した場合に、反りやうねりのない状
態のものを歩留まり良く製造することができ、安価・簡
便で信頼性の高いインクジェットプリンタヘッドを提供
することができる。
Thus, the top plate 9 bonded to the substrate 3 is
As described above, both have the same coefficient of thermal expansion, and the occurrence of warpage and undulation based on the difference in the coefficient of thermal expansion is reduced. Therefore, when formed as a line type ink jet printer head, it can be manufactured with a good yield without warping or undulation, and a cheap, simple and highly reliable ink jet printer head can be provided.

【0018】次に、ノズル板16の材料としては、鉄ニ
ッケル系合金が用いられる。この鉄ニッケル系合金のニ
ッケルの組成を適宜選択することにより、圧電材料より
なる基板3の熱膨張係数とほとんど同じかそれよりも小
さい熱膨張係数の合金が得られる。一般的な圧電材料の
熱膨張係数は、2〜5×10~ 6であるため、使用する圧
電材料の熱膨張係数に合わせてノズル板16の鉄ニッケ
ル系合金のニッケルの組成を20〜45%の間で調整す
る。この組成調整により、基板3の熱膨張係数と同様又
はそれよりも小さい熱膨張係数を有するノズル板16の
形成が可能である。
Next, an iron-nickel alloy is used as a material of the nozzle plate 16. By appropriately selecting the nickel composition of the iron-nickel alloy, an alloy having a thermal expansion coefficient almost equal to or smaller than that of the substrate 3 made of a piezoelectric material can be obtained. The coefficient of thermal expansion of a typical piezoelectric material, 2 to 5 × 10 since to 6. The composition of nickel iron nickel alloy of the nozzle plate 16 in accordance with the thermal expansion coefficient of the piezoelectric material used 20-45% Adjust between. By this composition adjustment, it is possible to form the nozzle plate 16 having a thermal expansion coefficient similar to or smaller than the thermal expansion coefficient of the substrate 3.

【0019】また、ノズル板16の厚みは、100μm
以下とする。この程度の厚みの板を使用することによ
り、インク吐出口15の加工が容易になり、孔形成度を
向上させることができる。このインク吐出口15の加工
としては、レーザ加工やプレス加工が有力である。勿
論、必要な精度を得ることができれば、その他の加工方
法であってもよい。
The thickness of the nozzle plate 16 is 100 μm.
The following is assumed. By using a plate having such a thickness, the processing of the ink discharge port 15 becomes easy, and the degree of hole formation can be improved. As the processing of the ink discharge port 15, laser processing or press processing is effective. Of course, other processing methods may be used as long as required accuracy can be obtained.

【0020】つぎに、本発明の実施の第二の形態を説明
する。構造としては、第一の形態と同様に図1乃至図5
に示すものと同様であり、同一部分は同一符号を用い説
明も省略する。本実施の形態における天板9は、基板3
を構成する下部基板1及び上部基板2と同等の熱膨張係
数を有する鉄−ニッケルを含有する合金(厚さ0.1〜
2.5mm)により形成したものである。そのため、例
えば、主成分が42ニッケル・鉄合金は、熱膨張係数が
4〜5×10~ 6/℃であり、29ニッケル・17コバル
ト・鉄合金は、熱膨張係数が4.5 〜5×10~ 6/℃で
あり、圧電部材の熱膨張係数2〜6×10~ 6/℃と同程
度の値を得ることができるものである。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The structure is similar to that of the first embodiment shown in FIGS.
And the same parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted. In the present embodiment, the top plate 9 is
An alloy containing iron-nickel having a thermal expansion coefficient equivalent to that of the lower substrate 1 and the upper substrate 2 (having a thickness of 0.1 to 0.1)
(2.5 mm). Therefore, for example, the main component is 42 nickel-iron alloy has a thermal expansion coefficient of a is 4~5 × 10 ~ 6 / ℃, 29 nickel, 17 cobalt-iron alloy has a thermal expansion coefficient of 4.5 to 5 × 10 to 6 / ° C., which is equivalent to a coefficient of thermal expansion of the piezoelectric member of 2 to 6 × 10 to 6 / ° C.

【0021】具体的には、圧電部材よりなる上部基板2
と同程度の厚さの42ニッケル・鉄合金(熱膨張係数≒
4.5×10~ 6/℃ )を所定の大きさに機械加工して天
板9とし、これを基板3に接着することにより、反りや
うねりの発生を低減することが可能となる。基板3の大
きさが140mm×40mmで、140mm長さで反り
やうねりを測定したところ、図6の測定方法で10μm
以下と所望の値を得ることができた。
Specifically, the upper substrate 2 made of a piezoelectric member
42 nickel-iron alloy with the same thickness as
A top plate 9 were machined 4.5 × 10 ~ 6 / ℃) to a predetermined size, by bonding it to the substrate 3, it is possible to reduce occurrence of warpage or waviness. When the size of the substrate 3 was 140 mm × 40 mm and the warp and undulation were measured at a length of 140 mm, the size was 10 μm by the measurement method of FIG.
The following and desired values were obtained.

【0022】ついで、本発明の実施の第三の形態を説明
する。構造としては、第一の形態と同様に図1乃至図4
に示すものと同様であり、同一部分は同一符号を用い説
明も省略する。本実施の形態における天板9は、液晶ポ
リマー(LCP)、ポリフェニルサルファイド(PP
S)等の樹脂により形成したものであり、成形時の流動
方向の熱膨張係数が圧電部材と同様な7×10~ 6/℃以
下のものである。このような液晶ポリマー(LCP)、
ポリフェニルサルファイド(PPS)等の樹脂において
は、成形時の流動方向とそれに直交する方向との熱膨張
係数が大幅に相違する。すなわち、成形時の流動方向の
熱膨張係数は、それに直交する方向の熱膨張係数に対し
てかなり小さいものである。このようなことから、基板
3の上面に接着する天板9は、長手方向が成形時の流動
方向であり、それと直交する方向の幅は、基板3の幅よ
りも小さい。これにより、長辺方向については、反りや
うねりのない状態が得られ、それに直交する方向には、
熱膨張係数が大きくてもその幅が小さいため、全体的に
は反りやうねりの発生が押えられる。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. 1 to 4 as in the first embodiment.
And the same parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted. In the present embodiment, the top plate 9 is made of a liquid crystal polymer (LCP), a polyphenyl sulfide (PP).
Are those formed by resins S), etc., the thermal expansion coefficient in the flow direction during molding is of less similar 7 × 10 ~ 6 / ℃ and the piezoelectric member. Such a liquid crystal polymer (LCP),
In a resin such as polyphenyl sulfide (PPS), the coefficient of thermal expansion in the direction of flow during molding differs greatly from that in the direction perpendicular thereto. That is, the coefficient of thermal expansion in the flow direction at the time of molding is considerably smaller than the coefficient of thermal expansion in the direction orthogonal to the flow direction. For this reason, the top plate 9 adhered to the upper surface of the substrate 3 has a longitudinal direction which is a flow direction at the time of molding, and a width in a direction orthogonal to the longitudinal direction is smaller than the width of the substrate 3. Thereby, in the long side direction, a state without warpage or undulation is obtained, and in the direction orthogonal thereto,
Even if the coefficient of thermal expansion is large, its width is small, so that warpage and undulation are suppressed as a whole.

【0023】具体的な一例を上げると、住友化学製の液
晶ポリマー(E5008、流動方向:1×10~ 6/℃、
流動方向と直角方向:64×10~ 6/℃)を所定の形状
に成形加工したものを天板9として用い、これを基板3
に接着した。これにより、基板3の大きさが140mm
×40mmで、140mm長さで反りやうねりを測定し
たところ、図6の測定方法で10μm以下と所望の値を
得ることができた。
[0023] Increasing the specific example, manufactured by Sumitomo Chemical Co. liquid crystal polymer (E5008, flow direction: 1 × 10 ~ 6 / ℃ ,
Flow direction and perpendicular direction: using a 64 × 10 ~ 6 / ℃) those formed into a predetermined shape as the top plate 9, which board 3
Adhered to. Thereby, the size of the substrate 3 is 140 mm
When the warp and swell were measured at a length of 140 mm at a size of × 40 mm, a desired value of 10 μm or less was obtained by the measurement method of FIG.

【0024】ここで、天板9の材質としては、前述の液
晶ポリマー(LCP)、ポリフェニルサルファイド(P
PS)等の樹脂に限定されるものではなく、例えば、エ
ポキシ樹脂にガラス粉末等を混入して熱膨張係数を7×
10~ 6/℃以下の範囲に調整した材料としても良いもの
である。
The top plate 9 is made of a material such as liquid crystal polymer (LCP) or polyphenyl sulfide (P).
The resin is not limited to a resin such as PS).
A material adjusted to a range of 10 to 6 / ° C. or less may be used.

【0025】[0025]

【発明の効果】請求項1記載の発明は、板厚方向に分極
した少なくとも1枚以上の圧電部材を積層した基板を形
成し、この基板に互いに平行な複数の溝とこれらの溝を
隔てる少なくとも一部が前記圧電部材からなる側壁とを
等間隔に形成し、前記側壁を形成する圧電部材に電圧を
印加する電極とこれらの電極に接続された配線パターン
とを前記基板に形成し、前記溝の上部を覆う天板と前記
溝の正面部を覆うノズル板とを取り付けて複数のインク
室を形成したインクジェットプリンタヘッドにおいて、
前記天板を圧電部材と同等の熱膨張係数を有する材料に
より形成したので、基板と天板とを加熱接着して基板を
形成する場合に、基板と天板との厚さが異なったり、材
質が異なったり、或いは、熱膨張係数の異なる接着剤を
用いたりしたとしても、反りやうねりの少ないヘッド本
体とすることができると云う効果を有する。
According to the first aspect of the present invention, a substrate is formed by laminating at least one or more piezoelectric members polarized in the thickness direction, and at least a plurality of grooves parallel to each other are separated from the substrate. Partially formed side walls made of the piezoelectric member are formed at equal intervals, electrodes for applying voltage to the piezoelectric members forming the side walls, and wiring patterns connected to these electrodes are formed on the substrate, and the groove is formed. An ink jet printer head in which a plurality of ink chambers are formed by attaching a top plate covering the upper part of the groove and a nozzle plate covering the front part of the groove,
Since the top plate is formed of a material having a thermal expansion coefficient equivalent to that of the piezoelectric member, when the substrate and the top plate are heat-bonded to form the substrate, the thickness of the substrate and the top plate may be different or the material may be different. However, even if an adhesive having a different thermal expansion coefficient is used, it is possible to obtain a head body with less warpage and undulation.

【0026】請求項2記載の発明は、下部基板と上部基
板とを圧電部材により形成した基板を設け、この基板と
同一の圧電部材により天板を形成したので、基板と天板
とは同一の熱膨張係数を有する材料であるため、反りや
うねりの少ないヘッド本体とすることができると云う効
果を有する。
According to a second aspect of the present invention, a substrate is provided in which a lower substrate and an upper substrate are formed by a piezoelectric member, and the top plate is formed by the same piezoelectric member as the substrate. Since the material has a thermal expansion coefficient, it has an effect that a head main body with less warpage and undulation can be obtained.

【0027】請求項3記載の発明は、天板が、鉄−ニッ
ケルを含有する合金であり、圧電部材と同等の熱膨張係
数を有するニッケルの含有量であるように設定したの
で、基板と同じ熱膨張係数を有する天板を形成すること
が容易であると云う効果を有する。
According to the third aspect of the present invention, the top plate is made of an alloy containing iron-nickel and is set to have a nickel content having a thermal expansion coefficient equivalent to that of the piezoelectric member. This has an effect that it is easy to form a top plate having a thermal expansion coefficient.

【0028】請求項4記載の発明は、成形時の流動方向
の熱膨張係数が圧電部材の熱膨張係数と同等である樹脂
により天板を形成したので、基板と同じ熱膨張係数を有
する天板を樹脂によっても形成することができると云う
効果を有する。
According to a fourth aspect of the present invention, since the top plate is formed of a resin having a thermal expansion coefficient in the flow direction at the time of molding that is equal to the thermal expansion coefficient of the piezoelectric member, the top plate has the same thermal expansion coefficient as the substrate. Can be formed also by a resin.

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

【図1】本発明の実施の第一の形態を示すインクジェッ
トプリンタヘッドの全体構造を示す一部を切り欠いた斜
視図である。
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing the entire structure of an ink jet printer head according to a first embodiment of the present invention.

【図2】溝に電極及び絶縁膜を形成した状態の縦断正面
図である。
FIG. 2 is a vertical sectional front view showing a state where an electrode and an insulating film are formed in a groove.

【図3】基板と天板との両者の位置関係を示すもので、
(a)は両者がずれた状態を示し、(b)は両者間に凹みが
発生した状態を示し、(c)は開口面を平坦に仕上げた状
態を示すものである。
FIG. 3 shows a positional relationship between a substrate and a top plate.
(a) shows a state in which both are shifted, (b) shows a state in which a dent is generated between the two, and (c) shows a state in which the opening surface is finished flat.

【図4】基板と天板との分解斜視図である。FIG. 4 is an exploded perspective view of a substrate and a top plate.

【図5】基板に天板を接着したヘッド本体の斜視図であ
る。
FIG. 5 is a perspective view of a head body in which a top plate is bonded to a substrate.

【図6】ヘッド本体の反りの状態を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a warped state of the head main body.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 下部基板 2 上部基板 3 基板 4 溝 5 側壁 6 電極 7 配線パターン 9 天板 11 インク室 16 ノズル板 Reference Signs List 1 lower substrate 2 upper substrate 3 substrate 4 groove 5 side wall 6 electrode 7 wiring pattern 9 top plate 11 ink chamber 16 nozzle plate

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 板厚方向に分極した少なくとも1枚以上
の圧電部材を積層した基板を形成し、この基板に互いに
平行な複数の溝とこれらの溝を隔てる少なくとも一部が
前記圧電部材からなる側壁とを等間隔に形成し、前記側
壁を形成する圧電部材に電圧を印加する電極とこれらの
電極に接続された配線パターンとを前記基板に形成し、
前記溝の上部を覆う天板と前記溝の正面部を覆うノズル
板とを取り付けて複数のインク室を形成したインクジェ
ットプリンタヘッドにおいて、前記天板を圧電部材と同
等の熱膨張係数を有する材料により形成したことを特徴
とするインクジェットプリンタヘッド。
A substrate is formed by laminating at least one or more piezoelectric members polarized in a plate thickness direction, and a plurality of grooves parallel to each other on the substrate and at least a part separating the grooves is formed of the piezoelectric member. Forming side walls at equal intervals, forming an electrode for applying a voltage to the piezoelectric member forming the side wall and a wiring pattern connected to these electrodes on the substrate;
In an ink jet printer head having a plurality of ink chambers formed by attaching a top plate covering the upper part of the groove and a nozzle plate covering a front part of the groove, the top plate is made of a material having a thermal expansion coefficient equivalent to that of a piezoelectric member. An ink jet printer head characterized by being formed.
【請求項2】 下部基板と上部基板とを圧電部材により
形成した基板を設け、この基板と同一の圧電部材により
天板を形成したことを特徴とする請求項1記載のインク
ジェットプリンタヘッド。
2. The ink jet printer head according to claim 1, wherein a substrate in which a lower substrate and an upper substrate are formed by a piezoelectric member is provided, and a top plate is formed by the same piezoelectric member as the substrate.
【請求項3】 天板は、鉄−ニッケルを含有する合金で
あり、圧電部材と同等の熱膨張係数を有するニッケルの
含有量であるように設定したことを特徴とする請求項1
記載のインクジェットプリンタヘッド。
3. The top plate is made of an alloy containing iron-nickel, and is set to have a nickel content having a thermal expansion coefficient equivalent to that of the piezoelectric member.
The ink jet printer head as described in the above.
【請求項4】 成形時の流動方向の熱膨張係数が圧電部
材の熱膨張係数と同等である樹脂により天板を形成した
ことを特徴とする請求項1記載のインクジェットプリン
タヘッド。
4. The ink jet printer head according to claim 1, wherein the top plate is formed of a resin having a thermal expansion coefficient in a flow direction at the time of molding that is equal to a thermal expansion coefficient of the piezoelectric member.
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