JPH1110874A - Ink jet recording head for ultraviolet curable ink - Google Patents

Ink jet recording head for ultraviolet curable ink

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JPH1110874A
JPH1110874A JP18446197A JP18446197A JPH1110874A JP H1110874 A JPH1110874 A JP H1110874A JP 18446197 A JP18446197 A JP 18446197A JP 18446197 A JP18446197 A JP 18446197A JP H1110874 A JPH1110874 A JP H1110874A
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JP
Japan
Prior art keywords
ink
recording head
jet recording
ultraviolet curable
ink jet
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Application number
JP18446197A
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Japanese (ja)
Inventor
Shuichi Yamaguchi
修一 山口
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To eject ink containing an ultraviolet curing agent or an organic agent as ink drops without creating clogging. SOLUTION: This recording head comprises an elastic plate deformed by the deformation of a piezoelectric vibrator, a fluid passage forming substrate that forms a pressure generating chamber for receiving ink from an ink reservoir via an ink supply hole and a nozzle plate 10 having a nozzle opening 11 which is communicated to the pressure generating chamber to eject ink drops. The nozzle plate 10 having a light shading property comprises an eutectoid plating layer 28 having ink repellency in the vicinity of the nozzle opening. As a result, the ink K moves back to the innermost portion of the pressure generating chamber by virtue of the repellency of the eutectoid plating layer 28 in a condition that the ink drops are not ejected and ultraviolet rays are shaded by the nozzle plate 10.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明が属する技術の分野】本発明は、プリント回路基
板等に特殊インクにより印刷するの適したインクジェッ
ト式記録ヘッドに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording head suitable for printing on a printed circuit board or the like with special ink.

【0002】[0002]

【従来の技術】プリント回路基板においては、部品の配
置位置や、部品の種類を明示する目的で、形状や文字等
を印刷することが行われている。このような印刷には、
予めパターンを窓として形成したスクリーンを用い、絶
縁性を備えたインクをスクリーン印刷する方法が用いら
れている。しかしながら、高密度実装が行われる回路基
板では、位置決めが困難であったり、また設計変更など
が行なわれる度にスクリーンを新しく製作する必要があ
るという問題がある。
2. Description of the Related Art In a printed circuit board, a shape, a character, and the like are printed for the purpose of clarifying an arrangement position of a component and a type of the component. For such printing,
A method of screen-printing an ink having an insulating property using a screen in which a pattern is previously formed as a window is used. However, a circuit board on which high-density mounting is performed has a problem that positioning is difficult, and a new screen needs to be manufactured every time a design change or the like is performed.

【0003】このような問題を解消するため、バブルジ
ェット式記録ヘッドのように液体に無用に加熱すること
無く、しかも電気信号により吐出圧を比較的自由に調整
することができる圧電振動子を使用したインクジェット
式記録ヘッドにより着色液体を液滴として噴射させて、
プリント基板等の被塗装物にパターンや文字を描く装置
が実用化されている。これによれば、プリント回路設計
データの中から文字データやパターンデータを抽出し
て、このデータに基づいて着色液体を吐出させるだけで
文字やパターンを印刷できるため、印刷スクリーンの製
作が不要となり、設計変更に柔軟に対処することができ
るという利点がある。
In order to solve such a problem, a piezoelectric vibrator is used which does not needlessly heat a liquid as in a bubble jet type recording head, and which can relatively freely adjust a discharge pressure by an electric signal. The colored liquid is ejected as droplets by the inkjet recording head,
2. Description of the Related Art Devices for drawing patterns and characters on an object to be coated such as a printed circuit board have been put to practical use. According to this, since character data and pattern data are extracted from the printed circuit design data, and characters and patterns can be printed only by discharging a colored liquid based on the data, it is not necessary to manufacture a printing screen. There is an advantage that design changes can be flexibly dealt with.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一方に
おいてこのような目的で用いられるインクは、電気絶縁
性を備え、かつプリント配線パターンを腐蝕させない顔
料、例えば酸化チタンが用いられ、また耐摩擦性の向上
を目的として紫外線硬化剤を含有しているため、パルプ
等に記録するインクと異なってインクジェット式記録ヘ
ッドの目詰まりを招きやすいという問題がある。このよ
うな問題を緩和するため、例えば特開平8-48922号公報
に見られるように紫外線硬化型インクにグリセリンなど
の脂肪族多価アルコールを添加することが提案されてい
る。これによれば目詰まりまでの時間を延長することは
できるが、基本的には紫外線により硬化するから、ノズ
ル開口近傍に紫外線が照射されると、回復不可能な目詰
まりを生じるという問題がある。
On the other hand, on the other hand, the ink used for such a purpose is a pigment which has electrical insulation properties and does not corrode the printed wiring pattern, for example, titanium oxide is used. Since it contains an ultraviolet curing agent for the purpose of improvement, there is a problem that unlike ink used for recording on pulp or the like, clogging of an ink jet recording head is liable to occur. In order to alleviate such a problem, it has been proposed to add an aliphatic polyhydric alcohol such as glycerin to an ultraviolet curable ink as disclosed in, for example, JP-A-8-48922. According to this, the time until clogging can be extended, but there is a problem that irreversible clogging occurs when ultraviolet rays are irradiated near the nozzle opening, because the curing is basically performed by ultraviolet rays. .

【0005】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであって、その目的とするところは、紫外線硬化型
インクに対しても目詰まりを防止できる紫外線硬化型イ
ンクに適したインクジェット式記録ヘッドを提供するこ
とである。また、本発明の他の目的は、インクに含まれ
る有機剤に対しても耐久性を備えた紫外線硬化型インク
に適したインクジェット式記録ヘッドを提供することで
ある。
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide an inkjet recording method suitable for an ultraviolet curable ink which can prevent clogging of the ultraviolet curable ink. Is to provide a head. Another object of the present invention is to provide an ink jet recording head suitable for an ultraviolet curable ink which has durability against an organic agent contained in the ink.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては、圧電振動子の変位を受けて
変形する弾性板と、インクリザーバからインク供給口を
介してインクの供給を受ける圧力発生室を形成する流路
形成基板と、前記圧力発生室に連通してインク滴を吐出
させるノズル開口を備えたノズルプレートとからなり、
前記ノズルプレートが遮光性を有し、かつノズル開口近
傍にインク撥水性の共析メッキ層を有する。
According to the present invention, there is provided an elastic plate which is deformed by displacement of a piezoelectric vibrator, and supplies ink from an ink reservoir through an ink supply port. A flow path forming substrate forming a receiving pressure generating chamber, and a nozzle plate provided with a nozzle opening for discharging ink droplets in communication with the pressure generating chamber,
The nozzle plate has a light-shielding property and has a water-repellent eutectoid plating layer near the nozzle opening.

【0007】[0007]

【作用】非インク滴吐出状態では、共析メッキ層の撥水
性によりインクが圧力発生室の奥に後退し、また紫外光
がノズルプレートに遮光されるから、ノズル開口や流路
形成基板内での紫外線によるインクの硬化が防止され
る。
In the non-ink drop ejection state, the ink retreats to the interior of the pressure generating chamber due to the water repellency of the eutectoid plating layer, and the ultraviolet light is blocked by the nozzle plate. Curing of the ink due to the ultraviolet rays is prevented.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】そこで以下に本発明の詳細を図示
した実施例に基づいて説明する。図1は、プリント回路
基板印刷装置の一実施例を示すものであって、後述する
インクジェット式記録ヘッドを搭載したキャリッジ1
は、フレーム2の機構室3に収容された図示ない駆動モ
ータにより矢印Aの方向に往復動可能に構成され、柔軟
なインク供給チューブ4を介してインクカートリッジ5
のインクをインクジェット式記録ヘッドに供給できるよ
うに構成されている。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of the present invention. FIG. 1 shows an embodiment of a printed circuit board printing apparatus, in which a carriage 1 on which an ink jet recording head described later is mounted.
Is reciprocally movable in the direction of arrow A by a drive motor (not shown) housed in the mechanism chamber 3 of the frame 2, and the ink cartridge 5
Is supplied to the ink jet recording head.

【0009】フレーム2の下方にはインクジェット式記
録ヘッドのノズル開口と対向するように被印刷物Pを支
持するステージ6が両側を基台7のガイド部材8にキャ
リッジ1の移動方向(図中矢印Bで示す方向)に移動可
能に設けられている。
Below the frame 2, a stage 6 for supporting the printing material P is provided on both sides of a guide member 8 of a base 7 so as to face a nozzle opening of an ink jet type recording head. (In the direction indicated by).

【0010】図2、3は前述のインクジェット式記録ヘ
ッドの一実施例を示すものであって、図中符号10はノ
ズル開口11、11、11、‥‥が穿設されたノズルプ
レート、12は流路形成板、13は弾性板で、流路形成
板12の両面をノズルプレート10と弾性板13とで封
止してインク流路ユニット14が構成されている。
2 and 3 show an embodiment of the above-mentioned ink jet recording head. In the drawings, reference numeral 10 denotes a nozzle plate having nozzle openings 11, 11, 11,. The flow path forming plates 13 are elastic plates, and both sides of the flow path forming plate 12 are sealed with the nozzle plate 10 and the elastic plate 13 to form the ink flow path unit 14.

【0011】これらノズルプレート10、流路形成基板
12、及び弾性板13は、紫外線硬化型インクに含まれ
る有機溶媒成分等に対して耐蝕性を有する材料、例えば
金属や単結晶シリコン、ファインセラミックスなどによ
り構成されている。
The nozzle plate 10, the flow path forming substrate 12, and the elastic plate 13 are made of a material having corrosion resistance to an organic solvent component contained in the ultraviolet curable ink, for example, metal, single crystal silicon, fine ceramic, or the like. It consists of.

【0012】このインク流路ユニット14は、流路形成
板12に形成された凹部や貫通孔を、ノズルプレート1
0で、また他方の面を弾性板13に封止して、ノズル開
口11に連通する圧力発生室15、インクリザーバ1
6、及び圧力発生室15とインクリザーバ16とを接続
するインク供給口17を形成し、弾性板13に後述する
圧電振動子20の伸長変位、収縮変位を受けるようにヘ
ッドホルダ19に収容されている。
The ink flow path unit 14 is configured such that a recess or a through hole formed in the flow path forming plate 12 is
0, and the other surface is sealed with an elastic plate 13 so that the pressure generating chamber 15 communicating with the nozzle opening 11 and the ink reservoir 1
6, and an ink supply port 17 for connecting the pressure generating chamber 15 and the ink reservoir 16 are formed. The ink supply port 17 is accommodated in the head holder 19 so as to receive the extension displacement and the contraction displacement of the piezoelectric vibrator 20 described later on the elastic plate 13. I have.

【0013】圧電振動子20は、伸長方向に平行に圧電
材料21と一方の極となる内部電極、他方の極となる内
部電極を形成する導電材料22、23とを交互に積層
し、充電状態では収縮し、また充電状態から放電状態に
移る時点で伸長する、いわゆる縦振動モードの振動子と
して構成され、先端を圧力発生室15に対向するように
弾性板13に当接させた状態で他端を基台24に固定さ
れている。なお、図中符号25は、インク供給チューブ
4によりインクリザーバ16にインクを供給するインク
導入管を、また符号26は流路ユニット14をヘッドホ
ルダ19に固定するシールドケースを兼ねる枠体を、さ
らに符号27は圧電振動子20に駆動信号を供給するフ
レキシブルケーブルを示す。
The piezoelectric vibrator 20 is formed by alternately laminating a piezoelectric material 21, an internal electrode serving as one pole, and conductive materials 22 and 23 forming an internal electrode serving as the other pole in parallel with the direction of extension. Is configured as a vibrator in a so-called longitudinal vibration mode, which contracts and expands at the time of transition from the charged state to the discharged state, with the distal end being in contact with the elastic plate 13 so as to face the pressure generating chamber 15 and the like. The end is fixed to the base 24. In the drawing, reference numeral 25 denotes an ink introduction tube for supplying ink to the ink reservoir 16 by the ink supply tube 4, reference numeral 26 denotes a frame serving also as a shield case for fixing the flow path unit 14 to the head holder 19, and Reference numeral 27 denotes a flexible cable that supplies a drive signal to the piezoelectric vibrator 20.

【0014】ところで、ノズルプレート10は、紫外線
に対して不透明な材料、例えば金属により構成され、図
4(イ)に示したようにノズルプレート10のインク吐
出側の面10aからノズル開口11のストレート部11
a、テーパ部11bに及ぶ領域には、ふっ素系高分子の
共析メッキ層28が形成されている。
The nozzle plate 10 is made of a material which is opaque to ultraviolet rays, for example, a metal. As shown in FIG. 4A, the nozzle plate 10 extends straight from the ink discharge side surface 10a of the nozzle plate 11 to the nozzle opening 11 as shown in FIG. Part 11
a, a eutectoid plating layer 28 of a fluoropolymer is formed in a region extending to the tapered portion 11b.

【0015】共析メッキ層28は、ノズルプレート本体
を構成する金属の表面にニッケルやニッケルーコバルト
合金、ニッケルーリン合金、ニッケルーホウ酸合金の下
地を形成した後、ふっ素系樹脂、例えばポリテロラフル
オロエチレン、ポリバーフルロアルコキシブタジエン、
ポリフルオロビニデリン、ポリフルオロビニル、ポリジ
パーフルオロアルキルフマレートを単独、または混合し
た電解液に浸漬して電界を印加して、所定時間の経過後
引き上げ、350°C程度の温度で加熱することにより
形成されている。
The eutectoid plating layer 28 is formed by forming a base of nickel, a nickel-cobalt alloy, a nickel-phosphorus alloy, or a nickel-boric acid alloy on the surface of the metal constituting the nozzle plate body, and then forming a fluorine-based resin such as polytetrafluoroethylene. , Polyfluoroalkylbutadiene,
Immerse polyfluorovinylidene, polyfluorovinyl, polydiperfluoroalkyl fumarate alone or in a mixed electrolytic solution, apply an electric field, pull it up after a predetermined time, and heat it at a temperature of about 350 ° C. Is formed.

【0016】これにより、ふっ素系樹脂は、ニッケルイ
オンを媒体としてノズルプレート10の表面に均一に付
着して平滑で、硬度の高い撥インク性を備えた層をノズ
ル開口11の近傍に形成する。
As a result, the fluororesin uniformly adheres to the surface of the nozzle plate 10 using nickel ions as a medium to form a smooth, hard, and ink-repellent layer near the nozzle opening 11.

【0017】この実施例においてインク供給チューブ4
によりインクカートリッジ5から、紫外線硬化型インク
を記録ヘッドのインクリザーバ16に供給し、ホストか
ら印刷データを出力すると、圧電振動子20が収縮して
圧力発生室15を膨張させ、インクリザーバ16のイン
クをインク供給口17を介して圧力発生室15に流入さ
せる。
In this embodiment, the ink supply tube 4
When the ultraviolet curable ink is supplied from the ink cartridge 5 to the ink reservoir 16 of the recording head and print data is output from the host, the piezoelectric vibrator 20 contracts to expand the pressure generating chamber 15, and the ink in the ink reservoir 16 Flows into the pressure generating chamber 15 through the ink supply port 17.

【0018】ついで圧電振動子20への駆動信号が絶た
れると、圧電振動子20が伸長して元の状態に復帰する
過程で、圧力発生室15を収縮させて圧力発生室15の
紫外線硬化型インクを加圧する。これによりノズル開口
11からインク滴が吐出し、プリント回路基板Pに向け
て飛翔してプリント回路基板Pに印刷データに一致した
ドットを形成する。もとより、インク滴の吐出に際し
て、バルブジェットのように圧力発生のための加熱、気
化を必要としないので、紫外線硬化型インクを変質させ
る恐れはない。
Then, when the drive signal to the piezoelectric vibrator 20 is cut off, the pressure generating chamber 15 is contracted in the process of expanding and returning to the original state, and the pressure generating chamber 15 is cured by an ultraviolet curing type. Pressurize the ink. As a result, ink droplets are ejected from the nozzle openings 11 and fly toward the printed circuit board P to form dots corresponding to the print data on the printed circuit board P. Needless to say, since the heating and vaporization for generating the pressure are not required for discharging the ink droplets unlike the valve jet, there is no possibility that the ultraviolet curable ink is deteriorated.

【0019】このようにしてインクジェット式記録ヘッ
ドが1走査分の印刷を終了した段階で、ステージ6を記
録ヘッドの印字幅分移動させて次の領域を印刷するとい
う動作を繰り返す。
When the ink jet recording head has completed printing for one scan, the operation of moving the stage 6 by the print width of the recording head and printing the next area is repeated.

【0020】プリント回路基板Pに付着したインク滴
は、図示しない紫外光源からの紫外線の照射を受けて硬
化し、摩擦耐力を備えた印刷物となる。このように印刷
時にはノズル開口近傍のインクは、インク滴として順次
排出されるから、たとえ紫外線の照射を受けてもノズル
開口11で硬化することができない。
The ink droplets adhering to the printed circuit board P are cured by the irradiation of ultraviolet light from an unillustrated ultraviolet light source, and become a printed matter having frictional resistance. As described above, during printing, the ink near the nozzle openings is sequentially discharged as ink droplets, and therefore cannot be cured at the nozzle openings 11 even if irradiated with ultraviolet rays.

【0021】印刷が終了すると、ノズル開口11近傍に
位置するインクのメニスカスMは、ノズル開口11に形
成された共析メッキ層25の撥水性により図4(ロ)に
示したように圧力発生室の奥側に後退し、また紫外光が
ノズルプレートに遮断されるからノズル開口近傍のイン
ク、及び圧力発生室15内のインクKが受ける紫外光量
は極めて少なく、したがって紫外線による硬化を生じる
ことがなく、目詰まりに至るまでの時間が大幅に延長さ
れる。
When printing is completed, the meniscus M of the ink located in the vicinity of the nozzle opening 11 is displaced by the water repellency of the eutectoid plating layer 25 formed in the nozzle opening 11 as shown in FIG. And the ultraviolet light is blocked by the nozzle plate, so that the amount of ultraviolet light received by the ink in the vicinity of the nozzle opening and the ink K in the pressure generating chamber 15 is extremely small, so that curing by ultraviolet rays does not occur. , The time to clogging is greatly extended.

【0022】またインクと直接接触する流路ユニットを
構成している部材は、金属により構成されているため、
インク中の溶媒等による影響を受けることはなく、高い
耐久性を示す。
Further, since the member constituting the flow path unit which is in direct contact with the ink is made of metal,
It is not affected by the solvent and the like in the ink and shows high durability.

【0023】なお、上述の実施例においては、圧電定数
d31の圧電振動子を用いているが、図5に示したように
変位方向に異なる極となる内部電極28、29を圧電材
料21を挟みながら交互に積層した圧電定数d33の圧電
振動子を用いても同様の作用を奏することは明らかであ
る。
In the above-described embodiment, a piezoelectric vibrator having a piezoelectric constant d31 is used. However, as shown in FIG. It is apparent that the same effect is obtained even when the piezoelectric vibrators having the piezoelectric constant d33 alternately stacked are used.

【0024】図6、図7は、同上装置に使用できるイン
クジェット式記録ヘッドの第2の実施例を示すものであ
って、図中符号10は、ノズル開口11が穿設されたノ
ズルプレート、30は、インクリザーバ形成基板、31
はインク供給口形成基板で、これらによりインク供給ユ
ニット32を形成している。
FIGS. 6 and 7 show a second embodiment of an ink jet type recording head which can be used in the above-mentioned apparatus. In the drawing, reference numeral 10 denotes a nozzle plate having a nozzle opening 11 formed therein. Is an ink reservoir forming substrate, 31
Denotes an ink supply port forming substrate, which forms the ink supply unit 32.

【0025】ノズルプレート10は、前述したように図
4(イ)に示したようにインク吐出側の面10aからノ
ズル開口11のストレート部11a、テーパ部11bに
及ぶ領域には、ふっ素系高分子の共析メッキ層28を形
成して構成されている。
As described above, the nozzle plate 10 is provided with a fluorine-based polymer in a region extending from the surface 10a on the ink ejection side to the straight portion 11a and the tapered portion 11b of the nozzle opening 11 as shown in FIG. The eutectoid plating layer 28 is formed.

【0026】インクリザーバ形成基板30は、インク供
給口形成基板31のインク誘導口33からインク供給を
受けるインクリザーバ34、34と、ノズル開口11と
接続するノズル連通孔35、35を設けて構成されてい
る。
The ink reservoir forming substrate 30 is provided with ink reservoirs 34 and 34 for receiving ink supply from the ink guide port 33 of the ink supply port forming substrate 31 and nozzle communication holes 35 and 35 connected to the nozzle openings 11. ing.

【0027】インク供給口形成基板31は、後述するア
クチュエータユニット38の固定基板を兼ねるととも
に、圧力発生室側の一端側にインクリザーバ34、34
と圧力発生室とを接続するインク供給口36、36と、
圧力発生室の他端側とノズル開口11、11とを連通さ
せるノズル連通孔37、37と、前述のインク誘導口3
3を設けて構成されている。
The ink supply port forming substrate 31 also serves as a fixed substrate for an actuator unit 38 described later, and has ink reservoirs 34, 34 at one end on the pressure generating chamber side.
Ink supply ports 36, 36 connecting the pressure generating chamber and the pressure generating chamber,
Nozzle communication holes 37, 37 for communicating the other end side of the pressure generating chamber with the nozzle openings 11, 11;
3 is provided.

【0028】一方、アクチュエータユニット38は、第
1の蓋部材39と、たわみ変位する圧電振動子40と、
圧力発生室41を区画するスペーサ42と、第2の蓋部
材43とを積層して構成されている。これら部材39、
40、42、及び43は、セラミックス材料を所定の形
状に成形し、これを積層して焼成することにより接着剤
を使用することなく一体に纏められている。
On the other hand, the actuator unit 38 includes a first lid member 39, a piezoelectric vibrator 40 which is flexibly displaced,
A spacer 42 that partitions the pressure generating chamber 41 and a second lid member 43 are stacked. These members 39,
40, 42, and 43 are integrally formed without using an adhesive by forming a ceramic material into a predetermined shape, laminating and firing.

【0029】第1の蓋部材39は、厚さ10μm程度の
ジルコニアの薄板から構成され、その表面に一方の極と
なる共通電極44が形成され、その表面に圧力発生室4
1、41に対向するように圧電振動子40、40固定さ
れている。
The first cover member 39 is made of a thin plate of zirconia having a thickness of about 10 μm, has a common electrode 44 formed on one surface thereof as one pole, and has a pressure generating chamber 4 formed on the surface thereof.
The piezoelectric vibrators 40 and 40 are fixed so as to face the first and the first 41, respectively.

【0030】スペーサ42は、圧力発生室41、41を
形成するのに適した厚さ、例えば150μmのジルコニ
ア(ZrO2)などのセラミックス板に通孔を穿設して
構成され、第2の蓋部材43はやはりジルコニア等のセ
ラミック板にインク供給口36、36と圧力発生室4
1、41と、及びノズル開口11、11と圧力発生室4
1、41の他端とをそれぞれ連通させる連通孔44、4
4、及び45、45を設けて構成されている。
The spacer 42 is formed by piercing a through hole in a ceramic plate made of zirconia (ZrO 2) having a thickness suitable for forming the pressure generating chambers 41, for example, 150 μm, and a second lid member. Reference numeral 43 designates ink supply ports 36 and 36 and a pressure generating chamber 4 on a ceramic plate made of zirconia or the like.
1, 41, and the nozzle openings 11, 11 and the pressure generating chamber 4
Communication holes 44, 4 for communicating with the other ends of 1, 41 respectively
4, 45 and 45 are provided.

【0031】これらアクチュエータユニット38と流路
ユニット32とは、インクに対して耐久性を有する接着
手段により一体に固定してインクジェット式記録ヘッド
に構成されている。
The actuator unit 38 and the flow path unit 32 are integrally fixed to each other by an adhesive means having durability against ink to constitute an ink jet recording head.

【0032】この実施例においてインク供給チューブ4
によりインクカートリッジ5から、紫外線硬化型インク
を記録ヘッドのインクリザーバ34、34に供給し、ホ
ストから印刷データを出力すると、圧電振動子40によ
り圧力発生室41が膨張されてインクリザーバ34、3
4のインクがインク供給口36、36を介して圧力発生
室41、41に流入する。
In this embodiment, the ink supply tube 4
Supplies the ultraviolet curable ink from the ink cartridge 5 to the ink reservoirs 34, 34 of the recording head, and outputs print data from the host. When the print data is output from the host, the pressure generating chamber 41 is expanded by the piezoelectric vibrator 40, and the ink reservoirs 34, 3,
The ink No. 4 flows into the pressure generating chambers 41, 41 via the ink supply ports 36, 36.

【0033】ついで圧電振動子20への駆動信号が絶た
れると、圧電振動子40の変位により圧力発生室41、
41が収縮されて紫外線硬化型インクがノズル開口11
からインク滴として吐出し、プリント回路基板Pに向け
て飛翔してプリント回路基板Pに印刷データに一致した
ドットを形成する。このように印刷時にはノズル開口近
傍のインクは、インク滴として順次排出されるから、た
とえ紫外線の照射を受けてもノズル開口11で硬化する
ことができない。
Next, when the drive signal to the piezoelectric vibrator 20 is cut off, the displacement of the piezoelectric vibrator 40 causes the pressure generating chamber 41,
41 is shrunk and the ultraviolet curable ink is
The ink droplets are ejected as ink droplets, and fly toward the printed circuit board P to form dots corresponding to the print data on the printed circuit board P. As described above, during printing, the ink near the nozzle openings is sequentially discharged as ink droplets, and therefore cannot be cured at the nozzle openings 11 even if irradiated with ultraviolet rays.

【0034】印刷が終了すると、前述したようにインク
のメニスカスMは、共析メッキ層25の撥水性により圧
力発生室41の奥側に後退し、また紫外光がノズルプレ
ート10に遮断されるから、目詰まりに至るまでの時間
が大幅に延長される。
When the printing is completed, the meniscus M of the ink retreats to the inner side of the pressure generating chamber 41 due to the water repellency of the eutectoid plating layer 25 and the ultraviolet light is blocked by the nozzle plate 10 as described above. , The time to clogging is greatly extended.

【0035】またインクと直接接触する流路ユニット3
2やアクチュエータユニット38を構成している部材
は、セラミックや金属により構成されているため、イン
ク中の溶媒等による影響を受けることはなく、高い耐久
性を示す。
The channel unit 3 which comes into direct contact with the ink
Since the members constituting the actuator unit 2 and the actuator unit 38 are made of ceramic or metal, they are not affected by the solvent or the like in the ink and exhibit high durability.

【0036】図8、図9は、同上装置に使用できるイン
クジェット式記録ヘッドの第3の実施例を示すものであ
って、図中符号10は、ノズル開口11が穿設されたノ
ズルプレート、50は、インク圧発生室形成基板で、ノ
ズルプレート10によりインク圧発生形成基板50の開
口部を封止することにより記録ヘッドが構成されてい
る。
FIGS. 8 and 9 show a third embodiment of an ink jet type recording head which can be used in the above-described apparatus. In the drawing, reference numeral 10 denotes a nozzle plate having a nozzle opening 11 formed therein. Is a substrate for forming an ink pressure generation chamber, and a recording head is formed by sealing the opening of the substrate 50 for forming the ink pressure generation with the nozzle plate 10.

【0037】ノズルプレート10は、前述したように図
4(イ)に示したようにインク吐出側の面10aからノ
ズル開口11のストレート部11a、テーパ部11bに
及ぶ領域には、ふっ素系高分子の共析メッキ層28を形
成して構成されている。
As shown in FIG. 4A, the nozzle plate 10 has a fluorine-based polymer in a region extending from the ink ejection side surface 10a to the straight portion 11a and the tapered portion 11b of the nozzle opening 11, as shown in FIG. The eutectoid plating layer 28 is formed.

【0038】インク圧発生室形成基板50は、シリコン
単結晶基板をエッチングして一方の表面を開口面51と
し、裏面に弾性変形する基板52、望ましくは酸化シリ
コンからなるメンブレム部を形成するように圧力発生室
53と、これら圧力発生室53にインクを供給するイン
クリザーバ54と、さらにこれら圧力発生室53とイン
クリザーバ54とを一定の流体抵抗で連通させるインク
供給口55とが形成されている。
The ink pressure generating chamber forming substrate 50 is formed by etching a silicon single crystal substrate so as to form one surface as an opening surface 51 and form a substrate 52 which is elastically deformed on the back surface, preferably a membrane portion made of silicon oxide. A pressure generating chamber 53, an ink reservoir 54 for supplying ink to the pressure generating chamber 53, and an ink supply port 55 for communicating the pressure generating chamber 53 and the ink reservoir 54 with a constant fluid resistance are formed. .

【0039】開口面51側には、圧力発生室53の一端
側でノズル開口11が連通するようにノズルプレート1
0により封止され、また裏面の基板52には膜形成方法
で作り付けられた圧電体膜からなる圧電振動素子56
が、圧力発生室52と対向する領域に形成されている。
The nozzle plate 1 is connected to the opening surface 51 such that the nozzle opening 11 communicates with one end of the pressure generating chamber 53.
And a piezoelectric vibrating element 56 made of a piezoelectric film formed by a film forming method on the rear substrate 52.
Are formed in a region facing the pressure generating chamber 52.

【0040】この圧電振動素子56は、チタン酸鉛とジ
ルコン酸鉛とを混合したPZT系の圧電膜前駆体材料
を、ゾルゲル法で厚さ1μmとなるまで塗布、乾燥を繰
り返し、基板全体を酸素雰囲気中で温度650℃で3
分、次に温度900℃で1分加熱することにより構成さ
れている。
The piezoelectric vibrating element 56 is formed by repeatedly applying and drying a PZT-based piezoelectric film precursor material obtained by mixing lead titanate and lead zirconate to a thickness of 1 μm by a sol-gel method. 3 at 650 ° C in atmosphere
And then heating at 900 ° C. for 1 minute.

【0041】なお、図中符号57は、インク圧発生室基
板50の基板52側に形成されたインク誘導口を、また
符号58は圧電振動素子56の駆動信号を供給するフレ
キシブルケーブルを、さらに符号59はヘッドホルダを
示す。
In the drawing, reference numeral 57 denotes an ink guide port formed on the substrate 52 side of the ink pressure generating chamber substrate 50, reference numeral 58 denotes a flexible cable for supplying a drive signal for the piezoelectric vibrating element 56, and further reference numeral. Reference numeral 59 denotes a head holder.

【0042】この実施例において、この実施例において
インク供給チューブ4によりインクカートリッジ5か
ら、紫外線硬化型インクを記録ヘッドのインクリザーバ
54に供給し、ホストから印刷データを出力すると、圧
電振動素子56により圧力発生室52が膨張されてイン
クリザーバ54のインクがインク供給口55を介して圧
力発生室52に流入する。
In this embodiment, the ultraviolet curable ink is supplied from the ink cartridge 5 to the ink reservoir 54 of the recording head by the ink supply tube 4 through the ink supply tube 4 and the print data is output from the host. The pressure generating chamber 52 is expanded, and the ink in the ink reservoir 54 flows into the pressure generating chamber 52 via the ink supply port 55.

【0043】ついで圧電振動素子56への駆動信号が絶
たれると、圧電振動子56の変位により圧力発生室52
が収縮されて紫外線硬化型インクがノズル開口11から
インク滴として吐出し、プリント回路基板Pに向けて飛
翔してプリント回路基板Pに印刷データに一致したドッ
トを形成する。
When the driving signal to the piezoelectric vibrating element 56 is cut off, the displacement of the piezoelectric vibrator 56 causes the pressure generating chamber 52 to move.
Is contracted, and the ultraviolet curable ink is ejected from the nozzle openings 11 as ink droplets, flies toward the printed circuit board P, and forms dots corresponding to the print data on the printed circuit board P.

【0044】印刷が終了すると、前述したようにインク
のメニスカスMは、共析メッキ層25の撥水性により圧
力発生室52の奥側に後退し、また紫外光がノズルプレ
ート10に遮断されるから、目詰まりに至るまでの時間
が大幅に延長される。
When the printing is completed, the meniscus M of the ink retreats to the inner side of the pressure generating chamber 52 due to the water repellency of the eutectoid plating layer 25 and the ultraviolet light is blocked by the nozzle plate 10 as described above. , The time to clogging is greatly extended.

【0045】またインクと直接接触する流路ユニットを
構成している部材は、シリコン単結晶基板や酸化シリコ
ン、金属等により構成されているため、インク中の溶媒
等による影響を受けることはなく、高い耐久性を示す。
Since the members constituting the flow path unit which is in direct contact with the ink are made of a silicon single crystal substrate, silicon oxide, metal or the like, they are not affected by the solvent in the ink. Shows high durability.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上、説明したように本発明において
は、圧電振動子の変位を受けて変形する弾性板と、イン
クリザーバからインク供給口を介してインクの供給を受
ける圧力発生室を形成する流路形成基板と、圧力発生室
に連通してインク滴を吐出させるノズル開口を備えたノ
ズルプレートとからなり、ノズルプレートが遮光性を有
し、かつノズル開口近傍にインク撥水性の共析メッキ層
を有するので、非インク滴吐出状態においては共析メッ
キ層の撥水性によりインクを圧力発生室の奥に後退さ
せ、かつ紫外光をノズルプレートにより遮光できて、ノ
ズル開口や流路形成基板内での紫外線によるインクの硬
化を防止することができる。
As described above, according to the present invention, the elastic plate which is deformed by the displacement of the piezoelectric vibrator and the pressure generating chamber which receives the supply of ink from the ink reservoir through the ink supply port are formed. A flow path forming substrate and a nozzle plate having a nozzle opening communicating with the pressure generating chamber and ejecting ink droplets. The nozzle plate has a light-shielding property, and ink-repellent eutectoid plating near the nozzle opening. In the non-ink droplet ejection state, the ink retreats to the back of the pressure generating chamber due to the water repellency of the eutectoid plating layer, and the ultraviolet light can be blocked by the nozzle plate, and the nozzle opening and the flow path forming substrate Curing of the ink due to the ultraviolet rays can be prevented.

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

【図1】本発明のインクジェット式記録ヘッドが適用さ
れる印刷装置の一実施例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of a printing apparatus to which an ink jet recording head of the present invention is applied.

【図2】本発明のインクジェット式記録ヘッドの一実施
例を示す組み立て斜視図である。
FIG. 2 is an assembled perspective view showing an embodiment of the ink jet recording head of the present invention.

【図3】同上記録ヘッドの断面構造を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional structure of the recording head.

【図4】図(イ)、(ロ)は、それぞれ同上記録ヘッド
のノズルプレートの一実施例を、ノズル開口近傍を拡大
して示す断面図と、非印字状態でのメニスカスの状態を
示す図である。
FIGS. 4A and 4B are a cross-sectional view showing an example of a nozzle plate of the recording head in an enlarged manner in the vicinity of a nozzle opening, and a diagram showing a state of a meniscus in a non-printing state. It is.

【図5】同上記録ヘッドに適用可能な圧電振動子の他の
実施例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of the piezoelectric vibrator applicable to the recording head.

【図6】本発明のインクジェット式記録ヘッドの他の実
施例を示す組み立て斜視図である。
FIG. 6 is an assembled perspective view showing another embodiment of the ink jet recording head of the present invention.

【図7】同上記録ヘッドの断面構造を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a cross-sectional structure of the recording head.

【図8】本発明のインクジェット式記録ヘッドの他の実
施例を示す組み立て斜視図である。
FIG. 8 is an assembled perspective view showing another embodiment of the ink jet recording head of the present invention.

【図9】同上記録ヘッドの断面構造を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a cross-sectional structure of the recording head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 キャリッジ 4 インク供給チューブ 5 インクカートリッジ 6 被印刷物載置用ステージ 10 ノズルプレート 11 ノズル開口 14 流路ユニット 20 圧電振動子 28 撥インク用共析メッキ層 32 流路ユニット 38 アクチュエータユニット 40 圧電振動子 M メニスカス K インク DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Carriage 4 Ink supply tube 5 Ink cartridge 6 Stage for mounting printed material 10 Nozzle plate 11 Nozzle opening 14 Flow path unit 20 Piezoelectric vibrator 28 Eutectoid plating layer for ink repellency 32 Flow path unit 38 Actuator unit 40 Piezoelectric vibrator M Meniscus K Ink

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 圧電振動子の変位を受けて変形する弾性
板と、インクリザーバからインク供給口を介してインク
の供給を受ける圧力発生室を形成する流路形成基板と、
前記圧力発生室に連通してインク滴を吐出させるノズル
開口を備えたノズルプレートとからなり、前記ノズルプ
レートが遮光性を有し、かつノズル開口近傍にインク撥
水性の共析メッキ層を有する紫外線硬化型インク用のイ
ンクジェット式記録ヘッド。
An elastic plate that is deformed by receiving a displacement of a piezoelectric vibrator; a flow path forming substrate that forms a pressure generating chamber that receives supply of ink from an ink reservoir via an ink supply port;
A nozzle plate having a nozzle opening communicating with the pressure generating chamber and discharging ink droplets, wherein the nozzle plate has a light-shielding property and has an ink-repellent eutectoid plating layer near the nozzle opening. Ink jet recording head for curable ink.
【請求項2】 前記共析メッキがふっ素系樹脂である請
求項1に記載の紫外線硬化型インク用のインクジェット
式記録ヘッド。
2. The ink jet recording head for ultraviolet curable ink according to claim 1, wherein the eutectoid plating is a fluororesin.
【請求項3】 前記弾性板、流路形成基板、及びノズル
プレートが非有機材料により構成されている請求項1に
記載の紫外線硬化型インク用のインクジェット式記録ヘ
ッド。
3. The ink jet recording head for ultraviolet curable ink according to claim 1, wherein the elastic plate, the flow path forming substrate, and the nozzle plate are made of a non-organic material.
【請求項4】 前記流路形成基板がシリコン単結晶基板
により構成されている請求項1に記載の紫外線硬化型イ
ンク用のインクジェット式記録ヘッド。
4. The ink jet recording head for ultraviolet curable ink according to claim 1, wherein said flow path forming substrate is formed of a silicon single crystal substrate.
【請求項5】 前記流路形成基板がセラミックにより構
成されている請求項1に記載の紫外線硬化型インク用の
インクジェット式記録ヘッド。
5. The ink jet recording head for ultraviolet curable ink according to claim 1, wherein said flow path forming substrate is made of ceramic.
【請求項6】 前記弾性板が金属により構成されている
請求項1に記載の紫外線硬化型インク用のインクジェッ
ト式記録ヘッド。
6. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the elastic plate is made of metal.
【請求項7】 前記弾性板が酸化シリコンにより構成さ
れている請求項1に記載の紫外線硬化型インク用のイン
クジェット式記録ヘッド。
7. The ink jet recording head for ultraviolet curable ink according to claim 1, wherein said elastic plate is made of silicon oxide.
【請求項8】 前記圧電振動子が軸方向に伸縮する請求
項1に記載の紫外線硬化型インク用のインクジェット式
記録ヘッド。
8. The ink jet recording head for ultraviolet curable ink according to claim 1, wherein the piezoelectric vibrator expands and contracts in the axial direction.
【請求項9】 前記圧電振動子がたわみ変位する請求項
1に記載の紫外線硬化型インク用のインクジェット式記
録ヘッド。
9. The ink jet recording head for ultraviolet curable ink according to claim 1, wherein the piezoelectric vibrator is displaced.
【請求項10】 前記圧電振動子が、圧電材料の薄板を
焼成して構成されている請求項9に記載の紫外線硬化型
インク用のインクジェット式記録ヘッド。
10. The ink jet recording head for ultraviolet curable ink according to claim 9, wherein the piezoelectric vibrator is formed by firing a thin plate of a piezoelectric material.
【請求項11】 前記圧電振動子が、圧電材料を造膜し
て構成されている請求項9に記載の紫外線硬化型インク
用のインクジェット式記録ヘッド。
11. The ink jet recording head for ultraviolet curable ink according to claim 9, wherein said piezoelectric vibrator is formed by forming a film of a piezoelectric material.
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