JPH08104004A - Ink jet recording head - Google Patents
Ink jet recording headInfo
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- JPH08104004A JPH08104004A JP24163394A JP24163394A JPH08104004A JP H08104004 A JPH08104004 A JP H08104004A JP 24163394 A JP24163394 A JP 24163394A JP 24163394 A JP24163394 A JP 24163394A JP H08104004 A JPH08104004 A JP H08104004A
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- piezoelectric substrate
- recording head
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- nozzle plate
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリ、複写機
やプリンタ等に適用されるインクジェット記録装置に用
いられるインクジェット記録ヘッドに関するものであ
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 apparatus applied to a facsimile, a copying machine, a printer or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、インクジェット記録ヘッドのノズ
ルからインクを吐出して用紙に印字するインクジェット
記録装置が実用化されており、最近では、インクを霧状
にしてノズルから吐出することにより濃度階調表現が可
能になされたインクジェット記録ヘッドが提案されてい
る（特開平５−３８８０９号公報）。2. Description of the Related Art In recent years, an ink jet recording apparatus for ejecting ink from a nozzle of an ink jet recording head to print on a sheet has been put into practical use, and recently, a density gradation can be obtained by atomizing the ink and ejecting it from the nozzle. An ink jet recording head capable of expression has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 5-38809).
【０００３】この従来のインクジェット記録ヘッドで
は、圧電基板の表面及び裏面に電極が設けられ、この電
極の交差領域に対峙する位置にノズルが設けられたノズ
ルプレートが圧電基板に直付けされて構成されている。
そして、電極間に圧電基板の共振周波数に等しい周期で
変化する電圧を選択的に印加することのできる高周波電
源を備え、電圧印加によって圧電基板を共振させ、イン
ク中に超音波を発生させて、ノズルのインク表面に表面
波を発生させる。この表面波の振幅が所定レベル以上に
なると、ノズルからインクミストが吐出されて濃度階調
画像が得られるようになっている。更に、音響レンズを
備え、圧電基板から発生した超音波をノズルに集中させ
てノズル面積に比べて大きい面積の圧電基板で発生する
超音波エネルギーを使用可能にすることによってインク
ミスト発生効率を向上し、圧電基板の駆動電圧を低下さ
せている。In this conventional ink jet recording head, electrodes are provided on the front surface and the back surface of a piezoelectric substrate, and a nozzle plate having nozzles provided at positions facing the intersections of the electrodes is directly attached to the piezoelectric substrate. ing.
Then, a high-frequency power source capable of selectively applying a voltage that changes at a period equal to the resonance frequency of the piezoelectric substrate between the electrodes is provided, and the piezoelectric substrate is caused to resonate by applying a voltage to generate ultrasonic waves in the ink, A surface wave is generated on the ink surface of the nozzle. When the amplitude of the surface wave becomes equal to or higher than a predetermined level, ink mist is ejected from the nozzle to obtain a density gradation image. Further, the ink mist generation efficiency is improved by providing an acoustic lens and concentrating the ultrasonic waves generated from the piezoelectric substrate to the nozzle to enable the ultrasonic energy generated by the piezoelectric substrate having a larger area than the nozzle area to be used. , The drive voltage of the piezoelectric substrate is lowered.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平５−３８８０９号公報記載のインクジェット記録ヘ
ッドでは、ノズル毎に音響レンズを必要とするために、
ノズル数が増大したりノズル密度が向上すると、精度良
く音響レンズを取り付けるための手間が増大し、製造工
程も複雑なものになってしまう。However, in the ink jet recording head described in JP-A-5-38809, since an acoustic lens is required for each nozzle,
If the number of nozzles is increased or the nozzle density is improved, the labor for attaching the acoustic lens with high accuracy is increased, and the manufacturing process becomes complicated.
【０００５】本発明は、上記問題を解決するもので、簡
易な構成でインクミスト発生効率の高いインクジェット
記録ヘッドを提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above problems and to provide an ink jet recording head having a simple structure and a high ink mist generation efficiency.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、厚さ方向にインク吐出口が穿設されたノ
ズルプレートと、このノズルプレートに並設され、上記
インク吐出口に対向して両面に電極が配設された圧電基
板とを備え、上記電極間に上記圧電基板の共振周波数に
等しい周期で変化する電圧を印加し、上記インク吐出口
から霧状のインクを吐出するようになされたインクジェ
ット記録ヘッドにおいて、上記圧電基板は、一定厚さを
有する薄膜状で、少なくとも電極配設位置に上記インク
吐出口側に凹状に曲げられた凹部が形成されている（請
求項１）。In order to achieve the above object, the present invention provides a nozzle plate in which an ink ejection port is formed in the thickness direction, and a nozzle plate arranged in parallel with the nozzle plate. A piezoelectric substrate having electrodes on both sides facing each other is provided, and a voltage that changes at a cycle equal to the resonance frequency of the piezoelectric substrate is applied between the electrodes to eject mist-like ink from the ink ejection port. In the ink jet recording head thus constituted, the piezoelectric substrate is in the form of a thin film having a constant thickness, and at least the electrode arrangement position is provided with a concave portion which is concavely curved toward the ink ejection port (claim 1). ).
【０００７】また、上記凹部は、湾曲面からなる（請求
項２）。Further, the recess has a curved surface (claim 2).
【０００８】また、上記インク吐出口は、一方向に所定
ピッチで穿設された複数のノズルからなり、上記凹部
は、上記ノズル列に平行な溝形状になっている（請求項
３）。Further, the ink discharge port is composed of a plurality of nozzles formed at a predetermined pitch in one direction, and the concave portion has a groove shape parallel to the nozzle row (claim 3).
【０００９】また、請求項１〜３のいずれかに記載のイ
ンクジェット記録ヘッドにおいて、上記凹部が形成され
たチタンを備え、上記圧電基板は、上記チタンの表面と
化学結合してなる薄膜状のＰＺＴで形成されている（請
求項４）。Further, in the ink jet recording head according to any one of claims 1 to 3, the piezoelectric substrate is provided with titanium in which the concave portion is formed, and the piezoelectric substrate is a thin film PZT chemically bonded to the surface of the titanium. Is formed (claim 4).
【００１０】[0010]
【作用】請求項１記載の発明によれば、電極間に圧電基
板の共振周波数に等しい周期で変化する電圧が印加され
ると、圧電基板が共振する。薄膜状の圧電基板は、イン
ク吐出口側に凹状に曲げられているので、共振による振
動エネルギーがインク吐出口近傍に集中する。従って、
霧状インクの発生効率が向上する。According to the first aspect of the invention, the piezoelectric substrate resonates when a voltage that changes at a period equal to the resonance frequency of the piezoelectric substrate is applied between the electrodes. Since the thin film piezoelectric substrate is bent in a concave shape toward the ink ejection port, vibration energy due to resonance is concentrated near the ink ejection port. Therefore,
The generation efficiency of atomized ink is improved.
【００１１】また、請求項２記載の発明によれば、電極
間に圧電基板の共振周波数に等しい周期で変化する電圧
が印加されると、圧電基板が共振する。薄膜状の圧電基
板は、インク吐出口側に凹状に湾曲面が形成されている
ので、共振による振動エネルギーがインク吐出口近傍に
集中する。従って、霧状インクの発生効率が向上する。According to the second aspect of the invention, the piezoelectric substrate resonates when a voltage that changes at a period equal to the resonance frequency of the piezoelectric substrate is applied between the electrodes. Since the thin film piezoelectric substrate has a concave curved surface on the ink ejection port side, vibration energy due to resonance is concentrated near the ink ejection port. Therefore, the generation efficiency of the mist-like ink is improved.
【００１２】また、請求項３記載の発明によれば、電極
間に圧電基板の共振周波数に等しい周期で変化する電圧
が印加されると、各ノズルに対向する電極間の圧電基板
が共振する。薄膜状の圧電基板は、ノズル列に平行な溝
形状になっているので、共振による振動エネルギーがノ
ズル近傍に集中する。従って、霧状インクの発生効率が
向上する。According to the third aspect of the invention, when a voltage that changes at a period equal to the resonance frequency of the piezoelectric substrate is applied between the electrodes, the piezoelectric substrate between the electrodes facing each nozzle resonates. Since the thin film piezoelectric substrate has a groove shape parallel to the nozzle row, vibration energy due to resonance is concentrated near the nozzles. Therefore, the generation efficiency of the mist-like ink is improved.
【００１３】また、請求項４記載の発明によれば、チタ
ンの凹部に薄膜状のＰＺＴからなる圧電基板が化学結合
している。従って、圧電基板とチタンとの結合力が大き
くなるとともに、結合力のばらつきが低減される。ま
た、圧電基板の形状のばらつきも低減される。従って、
特に複数のインク吐出口を有する場合に、各インク吐出
口で均等な霧状インクの発生効率が得られる。According to the fourth aspect of the invention, the piezoelectric substrate made of thin film PZT is chemically bonded to the recess of titanium. Therefore, the bonding force between the piezoelectric substrate and titanium is increased and the variation in the bonding force is reduced. Also, variations in the shape of the piezoelectric substrate are reduced. Therefore,
Particularly, when a plurality of ink ejection ports are provided, uniform mist-like ink generation efficiency can be obtained at each ink ejection port.
【００１４】[0014]
【実施例】本発明に係るインクジェット記録ヘッドの第
１実施例について、図１を用いて説明する。図１は第１
実施例の構成を示す図で、（ａ）は基板部材の凹面の形
状及びそのノズルとの位置関係を示す平面図、（ｂ）は
（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。EXAMPLE A first example of an ink jet recording head according to the present invention will be described with reference to FIG. Figure 1 shows the first
It is a figure which shows the structure of an Example, (a) is a top view which shows the shape of the concave surface of a board | substrate member, and its positional relationship with a nozzle, (b) is BB sectional drawing of (a).
【００１５】このインクジェット記録ヘッドは、ノズル
プレート１と基板部材６などから構成されている。This ink jet recording head is composed of a nozzle plate 1, a substrate member 6 and the like.
【００１６】ノズルプレート１は、厚さ約１５μｍを有
する板状で、その板面の一方向に所定ピッチを有して複
数のノズル２が厚さ方向に貫通するように形成され、例
えば電鋳法等によって作製されている。なお、ノズルプ
レート１として、ガラス製のものを用いてもよい。The nozzle plate 1 is a plate having a thickness of about 15 μm, and is formed so that a plurality of nozzles 2 penetrates in the thickness direction with a predetermined pitch in one direction of the plate surface. It is made by the method. The nozzle plate 1 may be made of glass.
【００１７】基板部材６は、例えばガラス等の絶縁材料
で形成された板状で、ノズルプレート１に対向する側の
表面に、球面形状の凹面６１がノズル２と同一ピッチで
形成されている。この凹面６１は、好ましくは、後述す
る圧電基板３の焦点がノズル２近傍に位置するように形
成されている。The substrate member 6 is in the form of a plate made of an insulating material such as glass, and spherical concave surfaces 61 are formed at the same pitch as the nozzles 2 on the surface facing the nozzle plate 1. The concave surface 61 is preferably formed so that the focal point of the piezoelectric substrate 3 described later is located near the nozzle 2.
【００１８】また、基板部材６上の凹面６１を含むノズ
ル列に対向する帯状領域及び図１（ａ）中、右方領域
に、チタン薄膜４０が蒸着やスパッタリング等の方法に
よって形成されている。このチタン薄膜４０は、共通電
極４として作用するようになっている。Further, a titanium thin film 40 is formed by a method such as vapor deposition or sputtering in a strip-shaped region facing the nozzle row including the concave surface 61 on the substrate member 6 and in the right region in FIG. 1A. The titanium thin film 40 acts as the common electrode 4.
【００１９】圧電基板３は、チタン薄膜４０上の所定領
域に形成されたチタン酸ジルコン酸鉛（以下、ＰＺＴと
いう）の薄膜からなり、厚さ方向に分極されている。The piezoelectric substrate 3 is a thin film of lead zirconate titanate (hereinafter referred to as PZT) formed in a predetermined area on the titanium thin film 40 and is polarized in the thickness direction.
【００２０】ここで、圧電基板３の製造方法について図
２、図３を用いて説明する。図２は圧電基板及び電極の
製造方法を示す説明図である。図３は水熱合成法により
チタン薄膜にＰＺＴを析出させる方法を示す説明図であ
る。Now, a method of manufacturing the piezoelectric substrate 3 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing a piezoelectric substrate and electrodes. FIG. 3 is an explanatory diagram showing a method of depositing PZT on a titanium thin film by a hydrothermal synthesis method.
【００２１】まず、基板部材６の表面に感光性レジスト
９が塗布され（図２（ａ））、圧電基板３を形成すべき
位置の感光性レジスト９がフォトエッチングにより除去
される（図２（ｂ））。本実施例では、凹面６１の領域
及び図１（ｂ）中、凹面６１の右方領域が除去される。
次いで、チタン薄膜４０の感光性レジスト９が除去され
た位置に水熱合成法によりＰＺＴを析出させて、圧電基
板３が形成される（図２（ｃ））。First, a photosensitive resist 9 is applied to the surface of the substrate member 6 (FIG. 2A), and the photosensitive resist 9 at the position where the piezoelectric substrate 3 is to be formed is removed by photoetching (FIG. 2 ( b)). In this embodiment, the area of the concave surface 61 and the area to the right of the concave surface 61 in FIG. 1B are removed.
Next, PZT is deposited on the titanium thin film 40 at the position where the photosensitive resist 9 is removed by hydrothermal synthesis to form the piezoelectric substrate 3 (FIG. 2C).
【００２２】続いて、圧電基板３が形成された基板部材
６の各圧電基板３の上面、すなわち凹面６１上及び凹面
６１から図１（ａ）中、右方領域に、スパッタリングや
蒸着等により個別電極（例えばＮｉ膜）５が形成され、
基板部材６表面に絶縁処理が行われて終了する（図２
（ｄ））。Subsequently, the upper surface of each piezoelectric substrate 3 of the substrate member 6 on which the piezoelectric substrate 3 is formed, that is, the concave surface 61 and the concave surface 61, is individually formed by sputtering or vapor deposition on the right region in FIG. An electrode (for example, Ni film) 5 is formed,
Insulation processing is performed on the surface of the substrate member 6 and the process ends (FIG. 2).
(D)).
【００２３】チタン薄膜４０へのＰＺＴの析出は、チタ
ン薄膜４０の所定位置、すなわち感光性レジスト９が除
去された位置にＰＺＴの結晶核を形成する第１の工程
と、上記結晶核にＰＺＴの結晶を成長させる第２の工程
とからなる。また、第２の工程を複数回繰り返してＰＺ
Ｔの厚みが所望の厚みに制御される。Precipitation of PZT on the titanium thin film 40 is carried out by a first step of forming PZT crystal nuclei at a predetermined position of the titanium thin film 40, that is, a position where the photosensitive resist 9 is removed, and PZT is formed on the crystal nuclei. The second step of growing a crystal. In addition, the second step is repeated a plurality of times to perform PZ.
The thickness of T is controlled to a desired thickness.
【００２４】第１の工程は、ＰｂとＺｒとのモル比Ｐｂ
／Ｚｒが略２．２９となるように硝酸鉛（Pb(NO3)2）、
オキシ塩化ジルコニウム（ZrOCl2・8H2O）及び水酸化カ
リウム（KOH(8N)）を所定の比率で混合した水溶液１２
とチタン薄膜４０が蒸着された基板部材６とをオートク
レーブ１１内に入れ、更にこのオートクレーブ１１をシ
リコンオイル１３で満たされた恒温槽１４内の浴室に入
れ、所定の温度プロファイル（例えば１５０℃＋４８時
間）により加熱して行われる。In the first step, the molar ratio of Pb and Zr is Pb.
Lead nitrate (Pb (NO 3 ) 2 ) so that / Zr becomes approximately 2.29,
Aqueous solution 12 in which zirconium oxychloride (ZrOCl 2 · 8H 2 O) and potassium hydroxide (KOH (8N)) are mixed at a predetermined ratio.
Then, the substrate member 6 on which the titanium thin film 40 is vapor-deposited is placed in the autoclave 11, and the autoclave 11 is further placed in the bathroom in the thermostatic chamber 14 filled with the silicone oil 13 to obtain a predetermined temperature profile (for example, 150 ° C. + 48 hours). ) By heating.
【００２５】また、第２の工程は、Ｐｂ、Ｚｒ及びＴｉ
のモル比がＰｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１１０：５２：４８とな
るように硝酸鉛、オキシ塩化ジルコニウム、四塩化チタ
ン（TiCl4）及び水酸化カリウム（KOH(4N)）を所定の比
率で混合した水溶液１２と上記第１工程を経たチタン薄
膜４０が蒸着された基板部材６とをオートクレーブ１１
内に入れ、更にこのオートクレーブ１１をシリコンオイ
ル１３で満たされた恒温槽１４内の浴室に入れ、所定の
温度プロファイル（例えば１２０℃＋２４時間）により
加熱して行われる。In the second step, Pb, Zr and Ti are used.
Lead nitrate, zirconium oxychloride, titanium tetrachloride (TiCl 4 ) and potassium hydroxide (KOH (4N)) were mixed in a predetermined ratio so that the molar ratio of Pb: Zr: Ti was 110: 52: 48. The aqueous solution 12 and the substrate member 6 on which the titanium thin film 40 subjected to the first step is deposited are autoclaved 11
Then, the autoclave 11 is placed in a bathroom in a thermostatic bath 14 filled with silicone oil 13 and heated according to a predetermined temperature profile (for example, 120 ° C. + 24 hours).
【００２６】上記水熱合成法によって、所定の高温高圧
下の水溶液１２にチタン薄膜４０が蒸着された基板部材
６を浸漬させることにより、チタン薄膜４０の所定位置
に膜厚一定のＰＺＴの結晶が形成され、基板部材６を蒸
留水で洗浄してＰＺＴの形成は終了する。By immersing the substrate member 6 on which the titanium thin film 40 is deposited in the aqueous solution 12 under a predetermined high temperature and high pressure by the above hydrothermal synthesis method, a PZT crystal having a constant film thickness is formed at a predetermined position of the titanium thin film 40. After being formed, the substrate member 6 is washed with distilled water to complete the formation of PZT.
【００２７】図１に戻って、各個別電極５とチタン薄膜
４０からなる共通電極４間には、不図示の高周波電圧源
が接続されている。この高周波電圧源は、任意の個別電
極５と共通電極４間に、圧電基板３の厚さで決まる共振
周波数に等しい周期で変化する高周波電圧を選択的に印
加するものである。Returning to FIG. 1, a high-frequency voltage source (not shown) is connected between each individual electrode 5 and the common electrode 4 composed of the titanium thin film 40. The high-frequency voltage source selectively applies a high-frequency voltage that changes at a cycle equal to the resonance frequency determined by the thickness of the piezoelectric substrate 3 between any individual electrode 5 and the common electrode 4.
【００２８】ノズルプレート１は、基板部材６に対し、
凹面６１にノズル２が対向するように位置設定されて配
置されるとともに、所定間隔の隙間を有して固定されて
いる。この間隔は、本実施例では、約１５μｍになって
いる。そして、この隙間は、不図示のインク溜りに連通
され、インク７が満たされている。The nozzle plate 1 is provided with respect to the substrate member 6.
The nozzle 2 is positioned and arranged so as to face the concave surface 61, and is fixed with a gap at a predetermined interval. This interval is about 15 μm in this embodiment. The gap is communicated with an ink reservoir (not shown) and filled with ink 7.
【００２９】以上のような構成のインクジェット記録ヘ
ッドにおいて、共通電極４と個別電極５間に、高周波電
圧源からの出力電圧が印加されると、圧電基板３が共振
し、インク７中に超音波が発生する。この超音波がイン
ク７中を伝播し、ノズル２内のインク表面に表面波振動
が生じる。この表面波の振幅が所定レベル以上になる
と、インクミスト８がノズル２から吐出される。In the ink jet recording head having the above structure, when an output voltage from a high frequency voltage source is applied between the common electrode 4 and the individual electrode 5, the piezoelectric substrate 3 resonates and ultrasonic waves are generated in the ink 7. Occurs. This ultrasonic wave propagates through the ink 7, and surface wave vibration occurs on the ink surface in the nozzle 2. When the amplitude of this surface wave exceeds a predetermined level, the ink mist 8 is ejected from the nozzle 2.
【００３０】このとき、圧電基板３が凹面６１を有する
形状になっているので、圧電基板３から法線方向に出力
される振動エネルギーがノズル２に集中して印加される
ことから、インクミスト８の発生効率が向上することと
なる。At this time, since the piezoelectric substrate 3 has the shape having the concave surface 61, the vibration energy output from the piezoelectric substrate 3 in the normal direction is concentrated and applied to the nozzle 2, so that the ink mist 8 is formed. The generation efficiency of is improved.
【００３１】なお、インクミスト８は、電圧供給中、生
じるので、供給時間に比例した濃度の画像が得られる。
従って、高周波電圧の印加時間を制御することによっ
て、濃度階調を有する画像が得られることとなる。Since the ink mist 8 is generated during voltage supply, an image having a density proportional to the supply time can be obtained.
Therefore, an image having density gradation can be obtained by controlling the application time of the high frequency voltage.
【００３２】このように、圧電基板３をノズル２側に凹
面６１を有する形状にしたので、インクミスト８の発生
効率を向上することができる。従って、インクミスト８
の発生量を低下させることなく、高周波電圧源の出力電
圧レベルを低減することができる。As described above, since the piezoelectric substrate 3 has the shape having the concave surface 61 on the nozzle 2 side, the generation efficiency of the ink mist 8 can be improved. Therefore, the ink mist 8
It is possible to reduce the output voltage level of the high-frequency voltage source without reducing the generation amount of.
【００３３】また、圧電基板３を凹面形状とし、別途部
品を付加することなくノズル２に振動エネルギーを集中
可能にしたので、簡易な構成で効率向上が実現できる。Further, since the piezoelectric substrate 3 has a concave shape and the vibration energy can be concentrated on the nozzle 2 without adding a separate component, the efficiency can be improved with a simple structure.
【００３４】また、上記のように水熱合成法により基板
部材６の所定位置にＰＺＴを析出させて圧電基板３を形
成しているので、基板部材６上の圧電基板３の位置精度
が向上する。また、圧電基板３は、化学結合によりチタ
ン薄膜４０に結合されているので、その結合力が強く、
かつ、素子間のバラツキも少なくなる。Since the piezoelectric substrate 3 is formed by depositing PZT at a predetermined position on the substrate member 6 by the hydrothermal synthesis method as described above, the positional accuracy of the piezoelectric substrate 3 on the substrate member 6 is improved. . Moreover, since the piezoelectric substrate 3 is bonded to the titanium thin film 40 by chemical bonding, the bonding force is strong,
At the same time, variations between the elements are reduced.
【００３５】また、図１（ｂ）に示すように、チタン薄
膜４０の蒸着領域を凹面６１から右方に延設し、ＰＺＴ
の形成領域を延設することにより、個別電極５とチタン
薄膜４０（共通電極４）間を確実に絶縁することができ
る。Further, as shown in FIG. 1B, the vapor deposition region of the titanium thin film 40 is extended rightward from the concave surface 61, and the PZT
By extending the formation region of, the individual electrode 5 and the titanium thin film 40 (common electrode 4) can be reliably insulated.
【００３６】次に、本発明に係るインクジェット記録ヘ
ッドの第２実施例について図４、図５を用いて説明す
る。図４は第２実施例のインクジェット記録ヘッドに用
いられる基板部材を示す斜視図である。図５は第２実施
例の構成を示す図で、（ａ）は圧電基板の電極とノズル
との位置関係を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断
面図である。Next, a second embodiment of the ink jet recording head according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a perspective view showing a substrate member used in the ink jet recording head of the second embodiment. 5A and 5B are views showing a configuration of the second embodiment, FIG. 5A is a plan view showing a positional relationship between electrodes of a piezoelectric substrate and nozzles, and FIG. 5B is a sectional view taken along line BB of FIG.
【００３７】第２実施例では、第１実施例のように各ノ
ズルに対向して凹面が形成されるのではなく、ノズル列
に沿って溝状の凹面が形成されるとともに、各ノズルに
対向して電極対が形成されている。In the second embodiment, the concave surface is not formed facing the nozzles as in the first embodiment, but a groove-shaped concave surface is formed along the nozzle row and the nozzle surfaces are opposed to the nozzles. Then, an electrode pair is formed.
【００３８】基板部材６は、チタンで形成された板状
で、ノズルプレート１に対向する側の表面に、例えば円
柱側面形状を有する溝状の凹面６２が形成されている。
この基板部材６は、共通電極４として作用している。The substrate member 6 is a plate-shaped member made of titanium, and has a groove-shaped concave surface 62 having, for example, a cylindrical side surface shape on the surface facing the nozzle plate 1.
The substrate member 6 acts as the common electrode 4.
【００３９】この凹面６２上の帯状領域及び図５（ｂ）
中、右方領域に、ＰＺＴからなる圧電基板３が、第１実
施例と同様の水熱合成法によって形成され、この圧電基
板３上に、スパッタリングや蒸着等により個別電極５が
形成されている。個別電極５は、ノズル２の直径と同一
寸法または多少大きい寸法の幅を有する帯状で、ノズル
列に直交する方向にノズル２と同一ピッチで形成されて
いる。A band-shaped region on the concave surface 62 and FIG. 5B.
The piezoelectric substrate 3 made of PZT is formed in the right region in the middle by the hydrothermal synthesis method similar to that of the first embodiment, and the individual electrode 5 is formed on the piezoelectric substrate 3 by sputtering or vapor deposition. . The individual electrodes 5 have a strip shape having a width that is the same as or slightly larger than the diameter of the nozzles 2, and are formed at the same pitch as the nozzles 2 in the direction orthogonal to the nozzle row.
【００４０】そして、ノズルプレート１は、基板部材６
に対し、ノズル列が凹面６２の最深部に対向するように
位置設定されて配置される。The nozzle plate 1 is made up of the substrate member 6
On the other hand, the nozzle row is positioned and arranged so as to face the deepest portion of the concave surface 62.
【００４１】以上のような構成により、凹面６２の溝幅
に亘って個別電極５の電極幅分の圧電基板３からの振動
エネルギーが各ノズル２に印加されるので、インクミス
ト８の発生効率を向上することができる。With the above-described structure, the vibration energy from the piezoelectric substrate 3 corresponding to the electrode width of the individual electrode 5 is applied to each nozzle 2 across the groove width of the concave surface 62, so that the generation efficiency of the ink mist 8 is improved. Can be improved.
【００４２】なお、第２実施例では、同一ノズルに印加
される圧電基板３の面積が第１実施例に比べて小さいの
で、上記発生効率の向上分は、第１実施例の場合に比べ
て小さくなる。しかし、第１実施例の場合よりも、ノズ
ル２の高密度化を容易に実現することができる。In the second embodiment, since the area of the piezoelectric substrate 3 applied to the same nozzle is smaller than that in the first embodiment, the above-mentioned improvement in the generation efficiency is larger than that in the first embodiment. Get smaller. However, the density of the nozzles 2 can be increased more easily than in the case of the first embodiment.
【００４３】他の実施例 （１）第１実施例において、チタン薄膜４０の蒸着領
域、すなわちＰＺＴの形成領域を凹面６１のみとして
も、同様の効果が得られる。この場合には、個別電極５
とチタン薄膜４０（共通電極４）間を確実に絶縁してお
けばよい。Other Embodiments (1) In the first embodiment, the same effect can be obtained even if the deposition area of the titanium thin film 40, that is, the PZT formation area is only the concave surface 61. In this case, the individual electrode 5
It is sufficient that the titanium thin film 40 (common electrode 4) and the titanium thin film 40 are securely insulated.
【００４４】（２）第１実施例において、凹面６１の形
状は、球面形状に限られず、例えば、ノズル２近傍に焦
点を有するような種々の２次曲面形状でもよい。また、
図６〜図８に示すような形状でもよい。図６は凹面６１
を円錐の先端部のような形状にしている。図７は四角錐
の先端部のような形状にしている。図８は図７における
四角錐の先端が平坦な底面を有する形状にしている。こ
れらの場合でも、振動エネルギーがノズル２に集中する
ので、インクミスト８の発生効率向上が図れる。(2) In the first embodiment, the shape of the concave surface 61 is not limited to the spherical shape, but may be various quadric surface shapes having a focal point in the vicinity of the nozzle 2. Also,
The shape shown in FIGS. 6 to 8 may be used. FIG. 6 shows a concave surface 61
Is shaped like the tip of a cone. FIG. 7 has a shape like the tip of a quadrangular pyramid. In FIG. 8, the tip of the quadrangular pyramid in FIG. 7 has a flat bottom surface. Even in these cases, since the vibration energy is concentrated on the nozzle 2, the generation efficiency of the ink mist 8 can be improved.
【００４５】（３）第１実施例において、基板部材６を
金属材料で形成してもよい。この場合には、基板部材６
全体が共通電極４として作用することとなる。また、金
属材料をチタンとすれば、チタン薄膜４０の形成工程を
省略することができる。(3) In the first embodiment, the substrate member 6 may be made of a metal material. In this case, the substrate member 6
The whole will act as the common electrode 4. If the metal material is titanium, the step of forming the titanium thin film 40 can be omitted.
【００４６】（４）第２実施例において、第１実施例と
同様に、基板部材６をガラスなどの絶縁材料で形成して
もよい。この場合には、凹面６２及びその右方領域に、
チタン薄膜を形成すれば、同様の効果が得られる。(4) In the second embodiment, the substrate member 6 may be made of an insulating material such as glass as in the first embodiment. In this case, in the concave surface 62 and the right area thereof,
The same effect can be obtained by forming a titanium thin film.
【００４７】（５）第２実施例において、凹面６２の形
状は、円柱側面形状に限られず、例えば、ノズル２近傍
に焦点を有するような種々の２次曲面柱の側面形状でも
よい。また、図９、図１０に示すような形状でもよい。
図９は凹面６２を傾斜平面からなる溝のような形状にし
ている。図１０は図９における溝の中央が平坦な底面を
有する形状にしている。これらの場合でも、振動エネル
ギーがノズル２に集中するので、インクミスト８の発生
効率向上が図れる。(5) In the second embodiment, the shape of the concave surface 62 is not limited to the cylindrical side surface shape, but may be, for example, the side surface shape of various quadric curved surface columns having a focal point in the vicinity of the nozzle 2. Further, it may have a shape as shown in FIGS.
In FIG. 9, the concave surface 62 is shaped like a groove formed by an inclined plane. FIG. 10 shows a shape in which the center of the groove in FIG. 9 has a flat bottom surface. Even in these cases, since the vibration energy is concentrated on the nozzle 2, the generation efficiency of the ink mist 8 can be improved.
【００４８】（６）上記各実施例において、ノズルプレ
ート１として、図１１、図１２に示すように、ノズル２
に代えて微小幅のスリット２０が穿設されたものを用い
てもよい。図１１では、ノズルプレート１は、基板部材
６に対し、スリット２０が各凹面６１の中心を結ぶ線に
対向するように位置設定して配置している。また、図１
２では、ノズルプレート１は、基板部材６に対し、スリ
ット２０が凹面６２の最深部に対向するように位置設定
して配置している。そして、インクミストはスリット２
０の各電極に対向する位置から発生する。(6) In each of the above embodiments, the nozzle plate 1 is provided with the nozzle 2 as shown in FIGS.
Instead of this, a slit having a minute width 20 may be used. In FIG. 11, the nozzle plate 1 is positioned and arranged on the substrate member 6 so that the slits 20 face a line connecting the centers of the concave surfaces 61. Also, FIG.
In No. 2, the nozzle plate 1 is positioned and arranged on the substrate member 6 so that the slit 20 faces the deepest portion of the concave surface 62. And the ink mist is slit 2
It is generated from a position facing each electrode of 0.
【００４９】このように、スリット２０を穿設すればよ
いので、ノズルプレート１を簡易に作製することができ
る。また、ノズルプレート１は、基板部材６に対して図
１１、図１２中、左右方向に位置合わせすればよいの
で、ノズルが穿設されている場合に比べて、ノズルプレ
ート１の位置設定を容易に行える。Since the slits 20 may be formed in this manner, the nozzle plate 1 can be easily manufactured. Further, since the nozzle plate 1 may be aligned with the substrate member 6 in the left-right direction in FIGS. 11 and 12, it is easier to set the position of the nozzle plate 1 as compared with the case where nozzles are provided. You can do it.
【００５０】[0050]
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、薄膜状の圧電基板に、インク吐出口側に凹状に
曲げられた凹部を形成するようにしたので、共振による
振動エネルギーをインク吐出口近傍に集中させることが
できる。従って、霧状インクの発生効率向上が図れる。As described above, according to the first aspect of the present invention, the thin film piezoelectric substrate is formed with the concave portion bent toward the ink ejection port side. Therefore, the vibration energy due to resonance is generated. Can be concentrated near the ink ejection port. Therefore, the generation efficiency of the mist-like ink can be improved.
【００５１】また、請求項２の発明によれば、薄膜状の
圧電基板に、インク吐出口側に凹状に曲げられた湾曲面
を形成するようにしたので、共振による振動エネルギー
をインク吐出口近傍に集中させることができる。従っ
て、霧状インクの発生効率向上が図れる。According to the second aspect of the present invention, the thin piezoelectric substrate is formed with the curved surface that is bent in a concave shape toward the ink ejection port. Therefore, vibration energy due to resonance is generated near the ink ejection port. Can be focused on. Therefore, the generation efficiency of the mist-like ink can be improved.
【００５２】また、請求項３の発明によれば、凹部は、
上記ノズル列に平行な溝形状にしたので、圧電基板の共
振による振動エネルギーがノズル近傍に集中させること
ができる。従って、霧状インクの発生効率向上が図れ
る。According to the invention of claim 3, the recess is
Since the groove shape is parallel to the nozzle row, vibration energy due to resonance of the piezoelectric substrate can be concentrated near the nozzle. Therefore, the generation efficiency of the mist-like ink can be improved.
【００５３】また、請求項４の発明によれば、チタンの
凹部側に薄膜状のＰＺＴからなる圧電基板を化学結合す
るようにしたので、圧電基板とチタンとの結合力を大き
くするとともに、結合力のばらつきを低減することがで
きる。また、圧電基板の形状のばらつきも低減できる。
従って、特に複数のインク吐出口を有する場合に、均等
な霧状インクの発生効率を有するように構成できる。Further, according to the invention of claim 4, the piezoelectric substrate made of thin film PZT is chemically bonded to the concave portion side of titanium, so that the bonding force between the piezoelectric substrate and titanium is increased and the bonding is performed. The variation in force can be reduced. Further, variations in the shape of the piezoelectric substrate can be reduced.
Therefore, in particular, in the case of having a plurality of ink ejection ports, it can be configured to have a uniform atomized ink generation efficiency.
【図１】本発明に係るインクジェット記録ヘッドの第１
実施例の構成を示す図で、（ａ）は基板部材の凹面の形
状及びそのノズルとの位置関係を示す平面図、（ｂ）は
（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。FIG. 1 is a first inkjet recording head according to the present invention.
It is a figure which shows the structure of an Example, (a) is a top view which shows the shape of the concave surface of a board | substrate member, and its positional relationship with a nozzle, (b) is BB sectional drawing of (a).
【図２】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は圧電基板及び電極
の製造方法を示す説明図である。2 (a), (b), (c), and (d) are explanatory views showing a method of manufacturing a piezoelectric substrate and electrodes.
【図３】水熱合成法によりチタン薄膜にＰＺＴを析出さ
せる方法を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory view showing a method of depositing PZT on a titanium thin film by a hydrothermal synthesis method.
【図４】第２実施例のインクジェット記録ヘッドに用い
られる基板部材を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a substrate member used in the ink jet recording head of the second embodiment.
【図５】第２実施例の構成を示す図で、（ａ）は圧電基
板の電極とノズルとの位置関係を示す平面図、（ｂ）は
（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。5A and 5B are views showing a configuration of a second embodiment, FIG. 5A is a plan view showing a positional relationship between an electrode of a piezoelectric substrate and a nozzle, and FIG. 5B is a sectional view taken along line BB of FIG.
【図６】第１実施例の凹面形状の他の例を示す図で、
（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図であ
る。FIG. 6 is a view showing another example of the concave surface shape of the first embodiment,
(A) is a top view, (b) is a BB sectional view of (a).
【図７】第１実施例の凹面形状の他の例を示す図で、
（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図であ
る。FIG. 7 is a view showing another example of the concave surface shape of the first embodiment,
(A) is a top view, (b) is a BB sectional view of (a).
【図８】第１実施例の凹面形状の他の例を示す図で、
（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図であ
る。FIG. 8 is a view showing another example of the concave surface shape of the first embodiment,
(A) is a top view, (b) is a BB sectional view of (a).
【図９】第２実施例の凹面形状の他の例を示す図で、
（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図であ
る。FIG. 9 is a view showing another example of the concave surface shape of the second embodiment,
(A) is a top view, (b) is a BB sectional view of (a).
【図１０】第２実施例の凹面形状の他の例を示す図で、
（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図であ
る。FIG. 10 is a view showing another example of the concave surface shape of the second embodiment,
(A) is a top view, (b) is a BB sectional view of (a).
【図１１】ノズルプレートの他の例を示す平面図で、第
１実施例の基板部材の凹面とスリットとの位置関係を示
している。FIG. 11 is a plan view showing another example of the nozzle plate, showing the positional relationship between the concave surface and the slit of the substrate member of the first embodiment.
【図１２】ノズルプレートの他の例を示す平面図で、第
２実施例の基板部材の凹面とスリットとの位置関係を示
している。FIG. 12 is a plan view showing another example of the nozzle plate, showing the positional relationship between the concave surface and the slit of the substrate member of the second embodiment.
１ ノズルプレート ２ ノズル ３ 圧電基板 ４ 共通電極 ５ 個別電極 ６ 基板部材 ６１，６２ 凹面 ７ インク ８ インクミスト ９ 感光性レジスト １１ オートクレーブ １２ 硝酸鉛、オキシ塩化ジルコニウム、四塩化チタン
及び水酸化カリウムからなる水溶液 １３ シリコンオイル １４ 恒温槽 ４０ チタン薄膜1 Nozzle plate 2 Nozzle 3 Piezoelectric substrate 4 Common electrode 5 Individual electrode 6 Substrate member 61,62 Concave surface 7 Ink 8 Ink mist 9 Photosensitive resist 11 Autoclave 12 Aqueous solution consisting of lead nitrate, zirconium oxychloride, titanium tetrachloride and potassium hydroxide 13 Silicon oil 14 Constant temperature bath 40 Titanium thin film
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 剛史 大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工 業株式会社内 (72)発明者 堀 節夫 大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工 業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Takeshi Watanabe 1-2-2 Tamatsukuri, Chuo-ku, Osaka Mita Industrial Co., Ltd. (72) Setsuo Hori 1-2-2 Tamatsukuri, Chuo-ku, Osaka Mita Within Kogyo Co., Ltd.
Claims (4)
ズルプレートと、このノズルプレートに並設され、上記
インク吐出口に対向して両面に電極が配設された圧電基
板とを備え、上記電極間に上記圧電基板の共振周波数に
等しい周期で変化する電圧を印加し、上記インク吐出口
から霧状のインクを吐出するようになされたインクジェ
ット記録ヘッドにおいて、上記圧電基板は、一定厚さを
有する薄膜状で、少なくとも電極配設位置に上記インク
吐出口側に凹状に曲げられた凹部が形成されていること
を特徴とするインクジェット記録ヘッド。1. A nozzle plate having an ink ejection port bored in the thickness direction, and a piezoelectric substrate provided in parallel with the nozzle plate and having electrodes on both sides facing the ink ejection port. In an ink jet recording head configured to apply a voltage that changes at a period equal to the resonance frequency of the piezoelectric substrate between the electrodes to eject mist-like ink from the ink ejection port, the piezoelectric substrate has a constant thickness. An ink jet recording head, characterized in that it has a thin film shape and has a concave portion that is bent in a concave shape toward the ink ejection port side at least at an electrode disposition position.
とする請求項１記載のインクジェット記録ヘッド。2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the recess has a curved surface.
チで穿設された複数のノズルからなり、上記凹部は、上
記ノズル列に平行な溝形状になっていることを特徴とす
る請求項１記載のインクジェット記録ヘッド。3. The ink discharge port comprises a plurality of nozzles formed in one direction at a predetermined pitch, and the recess has a groove shape parallel to the nozzle row. 1. The inkjet recording head according to 1.
ジェット記録ヘッドにおいて、上記凹部が形成されたチ
タンを備え、上記圧電基板は、上記チタンの表面と化学
結合してなる薄膜状のＰＺＴで形成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 1, further comprising titanium in which the recess is formed, and the piezoelectric substrate is a thin film PZT chemically bonded to the surface of the titanium. An inkjet recording head characterized in that it is formed of.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24163394A JPH08104004A (en) | 1994-10-05 | 1994-10-05 | Ink jet recording head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24163394A JPH08104004A (en) | 1994-10-05 | 1994-10-05 | Ink jet recording head |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08104004A true JPH08104004A (en) | 1996-04-23 |
Family
ID=17077226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24163394A Pending JPH08104004A (en) | 1994-10-05 | 1994-10-05 | Ink jet recording head |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08104004A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6836940B2 (en) * | 1995-07-14 | 2005-01-04 | Seiko Epson Corporation | Process for producing a laminated ink-jet recording head |
| US7314269B2 (en) | 2005-12-28 | 2008-01-01 | Fujifilm Corporation | Image forming apparatus and method |
| JP2008006644A (en) * | 2006-06-28 | 2008-01-17 | Fujifilm Corp | Mist discharge head, and image forming apparatus and liquid discharge apparatus with the head |
-
1994
- 1994-10-05 JP JP24163394A patent/JPH08104004A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6836940B2 (en) * | 1995-07-14 | 2005-01-04 | Seiko Epson Corporation | Process for producing a laminated ink-jet recording head |
| US7314269B2 (en) | 2005-12-28 | 2008-01-01 | Fujifilm Corporation | Image forming apparatus and method |
| JP2008006644A (en) * | 2006-06-28 | 2008-01-17 | Fujifilm Corp | Mist discharge head, and image forming apparatus and liquid discharge apparatus with the head |
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