JP2003062994A - Ink-jet head - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、オフィス用並びに
産業用インクジェットプリンタで使用されるオンデマン
ド型インクジェットヘッドの構造に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the structure of an on-demand type ink jet head used in office and industrial ink jet printers.
【0002】[0002]
【従来の技術】オンデマンド型インクジェットにはイン
クを噴射する方式として、電気ヒータによりインク中に
気泡を発生させてインクを噴射するサーマル方式と、圧
電素子を用いて圧力室の壁面の一部を変形させてインク
を噴射する圧電素子方式とがある。2. Description of the Related Art In on-demand type ink jet, as a method for ejecting ink, a thermal method in which bubbles are generated in the ink by an electric heater to eject the ink, and a part of the wall surface of the pressure chamber is used by using a piezoelectric element. There is a piezoelectric element method that deforms and ejects ink.
【0003】サーマル方式はリソグラフィ技術により微
細な加工が可能で、ノズルピッチを100μm以下に出
来る長所があるが、噴射する液体の沸点が100℃程度
に限定され、上記沸点の制限は使用可能なインクの種類
を制限するため、産業応用の面では支障になることがあ
る。The thermal method has an advantage that fine processing can be performed by a lithographic technique and the nozzle pitch can be 100 μm or less, but the boiling point of the ejected liquid is limited to about 100 ° C. However, it may be a hindrance in terms of industrial application due to the limitation of the types.
【0004】圧電素子方式はサーマル方式と違って、イ
ンクの種類を選ばないという利点があり、産業応用に適
しているといえる。Unlike the thermal method, the piezoelectric element method has the advantage of not selecting the type of ink, and can be said to be suitable for industrial applications.
【0005】本発明は圧電素子方式に関するものであ
る。The present invention relates to a piezoelectric element system.
【0006】圧電素子方式も構造から見て、3種類に分
類できる。第一は圧電素子のブロックに溝を設け、溝の
壁に電極を設けて壁をシェアモードで動かしてインクを
吐出するものである。第二は圧電素子プレートを振動板
に貼り付け、圧電素子の曲げモードで駆動するものであ
る。第三は長い棒状の圧電素子を振動板に直角に貼り付
け、圧電素子の伸縮モードで駆動するものである。本発
明は第三の方式に関するものである。The piezoelectric element system can be classified into three types in terms of structure. First, a groove is provided in a block of a piezoelectric element, an electrode is provided on a wall of the groove, and the wall is moved in a share mode to eject ink. Secondly, a piezoelectric element plate is attached to a vibration plate and driven in a bending mode of the piezoelectric element. Thirdly, a long rod-shaped piezoelectric element is attached to a vibration plate at a right angle and driven in an expansion / contraction mode of the piezoelectric element. The present invention relates to the third method.
【0007】インクジェットプリントヘッドは、1つの
ヘッドにノズルを複数配列するのが一般的である。この
タイプを製作する場合は、次のような製作方法がとられ
る。In general, an ink jet print head has a plurality of nozzles arranged in one head. When manufacturing this type, the following manufacturing method is used.
【0008】まず、圧電素子固定板に複数の積層圧電素
子棒を接着し、この圧電素子棒を例えばダイシングソー
などで切断して、圧電素子片1個がノズル1個に対応す
るようにする。First, a plurality of laminated piezoelectric element rods are adhered to the piezoelectric element fixing plate, and the piezoelectric element rods are cut with, for example, a dicing saw so that one piezoelectric element piece corresponds to one nozzle.
【0009】また、寸法精度を向上させる方策として、
前記圧電素子固定板に前記積層圧電素子棒を接着し、次
に、前記圧電素子固定板上の特定の位置を基準に、前記
特定の位置から前記積層圧電素子棒のd33方向の自由
端側の端面と側面が接する1辺までの距離並びに前記積
層圧電素子棒のd33方向の自由端側の端面と側面とが
接する2辺間の距離を、一定の値になるように前記圧電
素子固定板上の特定位置を基準にダイシング加工する。As a measure for improving the dimensional accuracy,
The laminated piezoelectric element rod is adhered to the piezoelectric element fixing plate, and then, with reference to a specific position on the piezoelectric element fixing plate, from the specific position to the free end side of the laminated piezoelectric element rod in the d33 direction. On the piezoelectric element fixing plate, the distance to one side where the end surface and the side surface are in contact with each other and the distance between the two sides where the end surface and the side surface on the free end side in the d33 direction of the laminated piezoelectric element rod are in contact are constant values. Dicing is performed based on the specific position of.
【0010】近年、インクジェットヘッドの記録密度の
向上を図るべく、ノズルピッチが小さくなる傾向にあ
る。これに伴って圧力室も高密度化し、圧力室の幅が小
さくなるので、圧力室を効率的に変形させるため、圧力
室の中心に圧電素子の変位を伝えることがより重要にな
る。すなわち、圧電素子と振動板の位置関係によって
は、各ノズル間のバラツキ、インクミストの発生等、印
刷結果に多大な悪影響を与える。In recent years, the nozzle pitch has tended to become smaller in order to improve the recording density of ink jet heads. Along with this, the pressure chambers also become denser and the width of the pressure chambers becomes smaller. Therefore, in order to efficiently deform the pressure chambers, it is more important to transmit the displacement of the piezoelectric element to the center of the pressure chambers. That is, depending on the positional relationship between the piezoelectric element and the vibrating plate, there are great adverse effects on the printing result, such as variations between nozzles and the occurrence of ink mist.
【0011】そこで、圧電素子の変位を正確に振動板の
所定の位置に伝え、圧力室全体を効率的に変形させる必
要上、各圧力室の振動板の所定の位置に凸部、いわゆる
アイランド部を形成し、その周囲を厚さ1〜40μm程
度の弾性変形可能な薄肉部として、アイランド部に圧電
素子を接着し、圧電素子の変位を振動板に伝達する方式
が採られている。Therefore, in order to accurately transmit the displacement of the piezoelectric element to a predetermined position of the vibration plate to efficiently deform the entire pressure chamber, a convex portion, a so-called island portion, is formed at a predetermined position of the vibration plate of each pressure chamber. And a piezoelectric element is adhered to the island portion and a displacement of the piezoelectric element is transmitted to the diaphragm.
【0012】一方、ノズルピッチを小さくした場合、圧
力室全体のコンプライアンスも小さくなる。そこで、振
動板の薄肉部をさらに薄くしたり、アイランドの面積を
小さくすることで、前記コンプライアンスが適当な値に
なるように調整している。On the other hand, when the nozzle pitch is reduced, the compliance of the entire pressure chamber also decreases. Therefore, the compliance is adjusted to an appropriate value by further thinning the thin portion of the diaphragm or reducing the area of the island.
【0013】上記構成においても、圧電素子は従来と同
等の変位量が必要であり、結果的に圧電素子の発生力も
同等となる。Also in the above structure, the piezoelectric element requires the same amount of displacement as the conventional one, and as a result, the force generated by the piezoelectric element is also equal.
【0014】ここで、圧力室のコンプライアンス調整の
ため、薄肉部を従来より薄くした場合、繰返し疲労によ
り、薄肉部が破損する場合がある。If the thin portion is made thinner than the conventional one for adjusting the compliance of the pressure chamber, the thin portion may be damaged due to repeated fatigue.
【0015】また、アイランドの面積を小さくした場合
は、圧電素子とアイランドの接着面積も小さくなり、圧
電素子とアイランドの接着部が剥離する場合がある。Further, when the area of the island is made small, the adhesion area of the piezoelectric element and the island becomes small, and the adhesion part of the piezoelectric element and the island may be separated.
【0016】特にd33型の圧電素子を用いた場合、そ
の構造上、アイランドと当接する面において、アイラン
ドの長軸方向の中央部の変位量が大きいので、薄肉部の
中央部付近から破損または圧電素子とアイランドの接着
部の中央部付近が剥離しやすい問題がある。In particular, when a d33 type piezoelectric element is used, due to its structure, the amount of displacement of the central portion in the major axis direction of the island on the surface contacting the island is large, so that damage or piezoelectric damage occurs from the central portion of the thin portion. There is a problem that the central portion of the bonded portion between the element and the island is easily peeled off.
【0017】[0017]
【発明が解決しようとする課題】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、アイランド部を有する振動板の耐久性向上及び
圧電素子とアイランド部の接着部の耐久性向上とを図る
ことができるインクジェットヘッドの構造を提供するこ
とである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to improve the durability of a diaphragm having an island portion and a piezoelectric element and an island portion. An object of the present invention is to provide a structure of an inkjet head that can improve the durability of the adhesive portion of the inkjet head.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明では、インクを蓄える圧力室と、電気信号の
印加により前記圧力室内に圧力変動を発生させる圧電素
子と、前記圧力室の壁面の少なくとも一部を形成し、前
記圧電素子が連結されている振動板と、前記圧力室にイ
ンクを供給するインク供給口と、該インク供給口にイン
クを供給する共通インク流路と、インク滴を圧力室から
噴射するオリフィスと、前記圧電素子を固定する圧電素
子固定板等によって構成されたインクジェットヘッド
で、前記圧力室は、その長軸方向の一端でオリフィス
に、また他端でインク供給口に連通しており、前記振動
板は、一方向を長軸とする扁平な凹部として形成され、
前記振動板は周囲が薄肉部のアイランド部を有し、前記
圧電素子の変位を前記アイランド部を介して前記圧力室
に伝達するインクジェットヘッドにおいて、前記アイラ
ンド部はその長軸方向の端部と中央部とで幅が異なるこ
とを特徴とする。In order to achieve the above object, in the present invention, a pressure chamber for accumulating ink, a piezoelectric element for generating a pressure fluctuation in the pressure chamber by applying an electric signal, and a wall surface of the pressure chamber. A vibration plate that forms at least a part of the piezoelectric element and is connected to the piezoelectric element, an ink supply port that supplies ink to the pressure chamber, a common ink channel that supplies ink to the ink supply port, and an ink droplet. An ink jet head composed of an orifice for ejecting the ink from a pressure chamber and a piezoelectric element fixing plate for fixing the piezoelectric element, and the pressure chamber has an orifice at one longitudinal end and an ink supply port at the other end. And the diaphragm is formed as a flat recess having a major axis in one direction,
In the ink jet head for transmitting the displacement of the piezoelectric element to the pressure chamber via the island portion, the vibration plate has an island portion with a thin periphery, and the island portion has an end portion in the longitudinal direction and a center portion. It is characterized in that the width is different between the parts.
【0019】また、前記アイランド部は、その長軸方向
の端部側で幅が狭く、中央部で幅が広くなるように形状
が選択されている。Further, the shape of the island portion is selected so that the width is narrow at the end portion side in the major axis direction and wide at the central portion.
【0020】また、前記アイランド部は少なくとも2個
以上に分割されていることを特徴とする。Further, the island portion is divided into at least two or more.
【0021】また、前記アイランド部は、その長軸方向
または短軸方向あるいはその両方の軸方向において、少
なくとも2個以上に分割されていることを特徴とする。Further, the island portion is divided into at least two or more in the major axis direction, the minor axis direction, or both axial directions.
【0022】また、前記2個以上に分割されているアイ
ランド部は、1個あたりの面積が異なり、その長軸方向
のアイランド部の端部側の面積が小さく、中央部で大き
くなるように形状が選択されていることを特徴とする。Further, the area of each of the two or more divided island portions is different, and the area on the end side of the island portion in the long axis direction is small and the area is large at the central portion. Is selected.
【0023】また、前記2個以上に分割されているアイ
ランド部は、1個あたりの面積は等しく、その長軸方向
の端部側で前記アイランドの数が少なく、中央部で多く
なるように形状が選択されていることを特徴とする。In addition, the island portion divided into two or more has the same area per one, and the shape is such that the number of the islands is small on the end side in the long axis direction and is large in the central portion. Is selected.
【0024】また、前記アイランド部は多角形、楕円
形、ひし形、十字形または円形であることを特徴とす
る。The island portion is polygonal, elliptical, rhombic, cross-shaped or circular.
【0025】また、前記アイランドの長軸方向の端部と
中央部の幅の比率は、前記アイランド部に当接する前記
圧電素子の先端のそれぞれ当接する個所の変位量の比に
比例することを特徴とする。Further, the ratio of the width of the end portion of the island in the long axis direction to the width of the central portion thereof is proportional to the ratio of the displacement amounts of the respective abutting portions of the tip of the piezoelectric element abutting on the island portion. And
【0026】また、前記圧電素子は電極と圧電材料とを
交互にインク吐出方向に積層させて、圧電定数d33を
有し、前記圧電素子は前記アイランド部に当接し、接着
剤で固定されていることを特徴とする。Further, the piezoelectric element has electrodes and piezoelectric materials alternately laminated in the ink ejection direction and has a piezoelectric constant d33. The piezoelectric element is in contact with the island portion and is fixed with an adhesive. It is characterized by
【0027】また、前記アイランド部の長軸方向の端部
側は、前記アイランド部の幅が前記圧電素子の幅より狭
く、中央部では前記アイランド部の幅が前記圧電素子の
幅より広いことを特徴とする。Further, on the end side in the major axis direction of the island portion, the width of the island portion is narrower than the width of the piezoelectric element, and in the central portion, the width of the island portion is wider than the width of the piezoelectric element. Characterize.
【0028】[0028]
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を参照して説
明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described below with reference to the drawings.
【0029】図1、図2は、本発明で用いたインクジェ
ットヘッドのノズル部の構成を示す断面図と斜視図であ
る。このヘッドは、入力信号に応じてインクを噴射する
ことにより記録を行うことができる。1 and 2 are a sectional view and a perspective view showing the structure of the nozzle portion of the ink jet head used in the present invention. This head can perform recording by ejecting ink according to an input signal.
【0030】図1において、1はオリフィス、2は圧力
室、3は振動板、3aはアイランド、3bは薄肉部、3
cは外周部、4はd33型圧電素子、5は圧電素子固定
板、6は共通インク供給路7と圧力室2とを連結し、圧
力室2へのインク流入を制御するリストリクタ、7は共
通インク供給路、8はリストリクタ6を形成するリスト
リクタプレート、9は圧力室2を形成する圧力室プレー
ト、10はオリフィス1を形成するオリフィスプレー
ト、11は共通インク供給路プレート、12はフィル
タ、13a,13bはd33型圧電素子の内部電極であ
る。In FIG. 1, 1 is an orifice, 2 is a pressure chamber, 3 is a vibrating plate, 3a is an island, 3b is a thin portion, 3
Reference numeral c is an outer peripheral portion, 4 is a d33 type piezoelectric element, 5 is a piezoelectric element fixing plate, 6 is a restrictor which connects the common ink supply passage 7 and the pressure chamber 2 and controls the inflow of ink into the pressure chamber 2, and 7 is Common ink supply path, 8 is a restrictor plate that forms the restrictor 6, 9 is a pressure chamber plate that forms the pressure chamber 2, 10 is an orifice plate that forms the orifice 1, 11 is a common ink supply path plate, and 12 is a filter , 13a, 13b are internal electrodes of the d33 type piezoelectric element.
【0031】リストリクタプレート9、圧力室プレート
10、共通インク供給路プレート11は、例えばステン
レス材から作られ、オリフィスプレート11はステンレ
ス材または電鋳法で作製可能なニッケル材から作られて
いる。また、圧電素子固定板6はセラミックス、ポリイ
ミドなどの絶縁物から作られている。The restrictor plate 9, the pressure chamber plate 10, and the common ink supply path plate 11 are made of, for example, stainless steel, and the orifice plate 11 is made of stainless or nickel that can be formed by electroforming. The piezoelectric element fixing plate 6 is made of an insulating material such as ceramics or polyimide.
【0032】インクは上流から下流へ向かって、図示し
ないインクタンクから共通インク流路8、リストリクタ
6、圧力室2、オリフィス1の順に流れる。Ink flows from upstream to downstream from an ink tank (not shown) in the order of the common ink flow path 8, the restrictor 6, the pressure chamber 2, and the orifice 1.
【0033】圧電素子4は電位差が生じると伸長するよ
うに取り付けられている。このため、圧電素子5の収縮
時においては、振動板3は図中下方へ縮み、これによっ
て圧力室2内にインクが充填され、次いで再び電位差が
生じると圧電素子4は復元し、振動板3もこれに追従し
て変形する。そのため、インク滴がオリフィス1から噴
射される。The piezoelectric element 4 is attached so as to expand when a potential difference occurs. For this reason, when the piezoelectric element 5 contracts, the diaphragm 3 contracts downward in the figure, whereby the pressure chamber 2 is filled with ink, and when a potential difference occurs again, the piezoelectric element 4 is restored and the diaphragm 3 Also deforms following this. Therefore, the ink droplet is ejected from the orifice 1.
【0034】圧力室2は長方形状に形成されているた
め、隣接ノズル間隔を短くして、高密度に配列でき、し
かも軸方向の長さを大きくして容積を確保できる。圧電
素子4において内部電極13a、13bは圧力室の長軸
方向の中央部を中心に交差する。Since the pressure chambers 2 are formed in a rectangular shape, it is possible to shorten the interval between adjacent nozzles and arrange them at a high density, and also to increase the axial length to secure the volume. In the piezoelectric element 4, the internal electrodes 13a and 13b intersect with each other around the center of the pressure chamber in the long axis direction.
【0035】図2は、アイランド、薄肉部、外周部及び
アイランド部に接着剤で固定される圧電素子の一例を示
すもので、圧電素子4と当接する島状の凸部であるアイ
ランド部3aが形成されている。FIG. 2 shows an example of a piezoelectric element fixed to the island, the thin portion, the outer peripheral portion and the island portion with an adhesive. The island portion 3a, which is an island-shaped convex portion that abuts the piezoelectric element 4, is formed. Has been formed.
【0036】アイランド部3a及び薄肉部3bは、ステ
ンレス、ニッケルなどの金属またはシリコン、ガラス、
感光性樹脂などで構成される。これらは、別々の部材を
組み合わせる方式と一つの材料を成形する方式の二通り
が可能である。The island portion 3a and the thin portion 3b are made of metal such as stainless steel or nickel, or silicon, glass,
It is made of photosensitive resin. There are two types of methods, a method of combining separate members and a method of molding one material.
【0037】別々の部材を組み合わせる方式の一例とし
ては、ステンレスと感光性樹脂が積層された材料を用
い、感光性樹脂の部分を露光、現像することにより、凸
状のアイランド部、薄肉部、外周部を高精度で構成する
ことができる。As an example of a method of combining separate members, a material in which stainless steel and a photosensitive resin are laminated is used, and the photosensitive resin portion is exposed and developed to form a convex island portion, a thin portion, and an outer periphery. The part can be configured with high precision.
【0038】一つの材料を成形する方式しては、ニッケ
ル等の金属を電鋳(エレクトロフォーミング)で成形あ
るいはシリコンやガラスをエッチングで成形することが
できる。As a method for molding one material, a metal such as nickel can be molded by electroforming (electroforming) or silicon or glass can be molded by etching.
【0039】圧電素子4は、アイランド部3a上に位置
決めし、接着剤で固定する。The piezoelectric element 4 is positioned on the island portion 3a and fixed with an adhesive.
【0040】これらの製造方法により、圧電素子と振動
板の接着位置精度の問題による、ノズル間のバラツキま
たはインクミストの発生などは抑制可能である。By these manufacturing methods, it is possible to suppress the variation between nozzles or the generation of ink mist due to the problem of the bonding position accuracy between the piezoelectric element and the vibration plate.
【0041】ここで、図4に示すように、d33型圧電
素子のアイランド部と当接する長軸方向の長さ1.5m
mにおいて、変位量は中央部の方が大きい。これは、圧
電素子の構造によるもので、図示しない外部電極と接す
る端部は内部電極が交差していないので、基本的に変位
する力は発生しない。従って、変位量が大きい中央部か
ら、薄肉部が破損したり、圧電素子とアイランドの接着
部が剥離しやすいしかしながら、本例においては、図2
に示すように、アイランドを六角形状にして、そのアイ
ランドの幅を圧電素子の変位量にほぼ比例させて、長軸
方向の中央部を広くしているので、アイランドと外周部
間の薄肉部に作用する応力はほぼ均一で、変位量が大き
い中央部から振動板が破損することはない。例えば、圧
電素子の変位量は図4に示すように端部で0.2μm、
中央部で0.4μmである。そこで、アイランドの形状
は圧電素子端部w1で0.05mm、中央部w2で0.
10mmとなるようにした。Here, as shown in FIG. 4, a length of 1.5 m in the major axis direction in contact with the island portion of the d33 type piezoelectric element.
At m, the displacement amount is larger in the central portion. This is due to the structure of the piezoelectric element. Since the internal electrodes do not intersect at the end portions that contact the external electrodes (not shown), basically no displacement force is generated. Therefore, from the central portion where the displacement amount is large, the thin portion is easily damaged, or the adhesive portion between the piezoelectric element and the island is easily peeled off.
As shown in Fig. 3, the island is hexagonal, and the width of the island is made approximately proportional to the displacement of the piezoelectric element to widen the central part in the long axis direction. The applied stress is almost uniform, and the diaphragm is not damaged from the central portion where the displacement is large. For example, the displacement amount of the piezoelectric element is 0.2 μm at the end as shown in FIG.
It is 0.4 μm in the central portion. Therefore, the shape of the island is 0.05 mm at the end w1 of the piezoelectric element and 0.
It was set to 10 mm.
【0042】上述の本発明例においては、アイランド部
を六角形として形成するようにしたが、図3(a)に示
したように楕円形、図3(b)に示すように十字状に中
央部がふくらんだ形状、図3(c)に示すようにひし
形、図3(d)に示すように2個以上に分割したアイラ
ンド部を形成し、段階的に中央部のアイランドを大きく
する形状、図3(d)に示すように中央部のアイランド
の数を多くしても同様の作用を奉する事は明らかであ
る。In the above-described example of the present invention, the island portion is formed as a hexagon, but as shown in FIG. 3A, it is oval, and as shown in FIG. A shape in which a part is inflated, a rhombus as shown in FIG. 3 (c), and an island part divided into two or more as shown in FIG. 3 (d) to gradually increase the size of the central island, As shown in FIG. 3 (d), it is obvious that the same effect is exerted even if the number of central islands is increased.
【0043】また、アイランドの短軸方向の幅は、圧電
素子の幅より長くても短くても構わないが、特に圧電素
子とアイランドの接着部の中央部付近の接着強度が問題
となる場合、アイランドの長軸方向において端部は圧電
素子の幅に対しアイランドの幅が短く、変位量の大きい
中央部においては圧電素子の幅に対しアイランドの幅が
長くなるようにして中央部の接着強度を向上させること
が可能である。The width of the island in the minor axis direction may be longer or shorter than the width of the piezoelectric element. Especially, when the adhesive strength near the central portion of the bonded portion between the piezoelectric element and the island becomes a problem, In the long axis direction of the island, the width of the island is shorter than the width of the piezoelectric element at the end, and the width of the island is longer than the width of the piezoelectric element at the central portion where the displacement is large, so that the adhesive strength of the central portion is increased. It is possible to improve.
【0044】なお、図3(d)(e)に示す2個以上に
分割されたアイランド部は、圧電素子の長辺より内側に
形成される必要がある。図3(d)(e)に示す形状に
おいては、アイランドの数や大きさによって、薄肉部の
コンプライアンスを容易にコントロール可能であり、高
ピッチノズルにおいて、振動板のコンプライアンスの設
計幅が広がり、ヘッド設計の自由度が広がる。The island portion divided into two or more shown in FIGS. 3D and 3E needs to be formed inside the long side of the piezoelectric element. In the shapes shown in FIGS. 3D and 3E, the compliance of the thin portion can be easily controlled by the number and size of the islands, and in the high pitch nozzle, the design width of the compliance of the diaphragm is widened, Greater freedom of design.
【0045】[0045]
【発明の効果】本発明によれば、インクを蓄える圧力室
と、電気信号の印加により前記圧力室に圧力変動を発生
させる圧電素子、前記圧力室の壁面の少なくとも一部を
形成し、前記圧電素子と連結されている振動板と、前記
圧力室にインクを供給する流路となるリストリクタと、
該リストリクタにインクを供給する共通インク供給路
と、インク滴を圧力室から噴射するオリフィスと、前記
圧電素子を固定する圧電素子固定板等によって構成され
た複数のノズルを有するオンデマンド型インクジェット
ヘッドで、前記振動板は、一方向を長軸とする扁平な凹
部として形成され、前記振動板には周囲が薄肉部のアイ
ランド部を有し、前記圧電素子の変位を前記アイランド
部を介して前記圧力室に伝達するインクジェットヘッド
において、圧力室の長軸方向におけるアイランド部の中
央部の幅を広くしたので、圧電素子の変位量を大きくし
ても、最も大きく圧電素子が変位する中央付近の薄肉部
から優先的に破損または圧電素子とアイランドの接着部
の中央部付近から剥離することはない。いいかえれば、
従来と同じ圧電素子の変位量でも、より多くの駆動回数
に対応でき、長寿命化を図ることができる。According to the present invention, a pressure chamber for storing ink, a piezoelectric element for generating pressure fluctuation in the pressure chamber by applying an electric signal, and at least a part of a wall surface of the pressure chamber are formed, A diaphragm connected to the element, and a restrictor serving as a flow path for supplying ink to the pressure chamber,
An on-demand type ink jet head having a common ink supply path for supplying ink to the restrictor, an orifice for ejecting ink droplets from a pressure chamber, and a plurality of nozzles configured by a piezoelectric element fixing plate or the like for fixing the piezoelectric element. The diaphragm is formed as a flat recess having a major axis in one direction, and the diaphragm has an island portion having a thin peripheral portion, and the displacement of the piezoelectric element is transferred through the island portion. In the inkjet head that transmits to the pressure chamber, the width of the central part of the island part in the long axis direction of the pressure chamber is made wider, so even if the displacement amount of the piezoelectric element is increased, the thin wall near the center where the piezoelectric element is displaced most There is no preferential damage from the part or peeling from the vicinity of the central part of the bonded part between the piezoelectric element and the island. In other words,
Even if the displacement amount of the piezoelectric element is the same as the conventional one, it is possible to cope with a larger number of driving times and to prolong the life.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】 本発明で用いたインクジェットヘッドのノズ
ル断面図。FIG. 1 is a nozzle cross-sectional view of an inkjet head used in the present invention.
【図2】 本発明で用いたインクジェットヘッドのノズ
ル斜視図。FIG. 2 is a perspective view of a nozzle of the inkjet head used in the present invention.
【図3】 本発明で用いたアイランド部の形状を拡大し
て示す図である。FIG. 3 is an enlarged view showing a shape of an island portion used in the present invention.
【図4】 本発明で用いた圧電素子の変位量を示すグラ
フ及び変位量に合わせてアイランドの短軸方向の幅をか
えたものの一例である。FIG. 4 is a graph showing a displacement amount of the piezoelectric element used in the present invention and an example of a graph in which the width of the island in the minor axis direction is changed according to the displacement amount.
1はオリフィス、2は圧力室、3は振動板、3aはアイ
ランド部、3bは薄肉部、3cは外周部、4は圧電素
子、5は圧電素子固定板、6はリストリクタ、7は共通
インク供給路、8はリストリクタプレート、9は圧力室
プレート、10はオリフィスプレート、11は共通イン
ク供給路プレート、12はフィルタ、13a,13bは
圧電素子内部電極である。1 is an orifice, 2 is a pressure chamber, 3 is a vibrating plate, 3a is an island part, 3b is a thin part, 3c is an outer peripheral part, 4 is a piezoelectric element, 5 is a piezoelectric element fixing plate, 6 is a restrictor, and 7 is a common ink. Supply path, 8 is a restrictor plate, 9 is a pressure chamber plate, 10 is an orifice plate, 11 is a common ink supply path plate, 12 is a filter, and 13a and 13b are piezoelectric element internal electrodes.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2C057 AF68 AG47 AG53 AP25 BA03 BA14 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F-term (reference) 2C057 AF68 AG47 AG53 AP25 BA03 BA14
Claims (10)
により前記圧力室内に圧力変動を発生させる圧電素子
と、前記圧力室の壁面の少なくとも一部を形成し、前記
圧電素子が連結されている振動板と、前記圧力室にイン
クを供給するインク供給口と、該インク供給口にインク
を供給する共通インク流路と、インク滴を圧力室から噴
射するオリフィスと、前記圧電素子を固定する圧電素子
固定板等によって構成されたインクジェットヘッドで、
前記圧力室は、その長軸方向の一端でオリフィスに、ま
た他端でインク供給口に連通しており、前記振動板は、
一方向を長軸とする扁平な凹部として形成され、前記振
動板は周囲が薄肉部のアイランド部を有し、前記圧電素
子の変位を前記アイランド部を介して前記圧力室に伝達
するインクジェットヘッドにおいて、前記アイランド部
はその長軸方向の端部と中央部とで幅が異なることを特
徴とするインクジェットヘッド。1. A pressure chamber for storing ink, a piezoelectric element for generating pressure fluctuation in the pressure chamber by applying an electric signal, and at least a part of a wall surface of the pressure chamber, the piezoelectric element being connected to the piezoelectric element. A vibrating plate, an ink supply port for supplying ink to the pressure chamber, a common ink flow path for supplying ink to the ink supply port, an orifice for ejecting ink droplets from the pressure chamber, and the piezoelectric element. An inkjet head composed of a piezoelectric element fixing plate, etc.
The pressure chamber communicates with the orifice at one end in the major axis direction and the ink supply port at the other end, and the vibrating plate is
In an inkjet head, which is formed as a flat recess having a long axis in one direction, the vibrating plate has an island portion with a thin periphery, and the displacement of the piezoelectric element is transmitted to the pressure chamber via the island portion. The ink jet head is characterized in that the island portion has different widths at its longitudinal end and central portion.
側で幅が狭く、中央部で幅が広くなるように形状が選択
されていることを特徴とする請求項1に記載のインクジ
ェットヘッド。2. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein the island portion has a shape selected such that a width thereof is narrow at an end portion side in a long axis direction and a width thereof is wide at a central portion thereof. head.
分割されていることを特徴とする請求項1に記載のイン
クジェットヘッド。3. The ink jet head according to claim 1, wherein the island portion is divided into at least two.
短軸方向あるいはその両方の軸方向において、少なくと
も2個以上に分割されていることを特徴とする請求項1
に記載のインクジェットヘッド。4. The island portion is divided into at least two or more in the major axis direction, the minor axis direction, or both axial directions thereof.
The inkjet head described in 1.
部は、1個あたりの面積が異なり、その長軸方向のアイ
ランド部の端部側の面積が小さく、中央部で大きくなる
ように形状が選択されていることを特徴とする請求項3
及び4に記載のインクジェットヘッド。5. The island portion divided into two or more has a different area per one, and the area on the end side of the island portion in the long axis direction is small, and the area is large at the central portion. Is selected,
And the inkjet head described in 4.
部は、1個あたりの面積は等しく、その長軸方向の端部
側で前記アイランドの数が少なく、中央部で多くなるよ
うに形状が選択されていることを特徴とする請求項4に
記載のインクジェットヘッド。6. The island portion divided into two or more has the same area per one, and is shaped so that the number of the islands is small on the end side in the long axis direction and is large in the central part. The inkjet head according to claim 4, wherein is selected.
形、十字形または円形であることを特徴とする請求項1
に記載のインクジェットヘッド。7. The island portion has a polygonal shape, an elliptical shape, a rhombus shape, a cross shape, or a circular shape.
The inkjet head described in 1.
の幅の比率は、前記アイランド部に当接する前記圧電素
子の先端のそれぞれ当接する個所の変位量の比に比例す
ることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットヘ
ッド。8. The ratio of the widths of the end portion and the central portion in the long axis direction of the island is proportional to the ratio of the displacement amounts of the abutting portions of the tip of the piezoelectric element abutting the island portion. The inkjet head according to claim 1.
インク吐出方向に積層させて、圧電定数d33を有し、
前記圧電素子は前記アイランド部に当接し、接着剤で固
定されていることを特徴とする請求項1に記載のインク
ジェットヘッド。9. The piezoelectric element has electrodes and piezoelectric materials alternately laminated in the ink ejection direction to have a piezoelectric constant d33,
The inkjet head according to claim 1, wherein the piezoelectric element is in contact with the island portion and is fixed with an adhesive.
は、前記アイランド部の幅が前記圧電素子の幅より狭
く、中央部では前記アイランド部の幅が前記圧電素子の
幅より広いことを特徴とする請求項1に記載のインクジ
ェットヘッド。10. A width of the island portion is narrower than a width of the piezoelectric element on an end portion side of the island portion in a long axis direction, and a width of the island portion is wider than a width of the piezoelectric element in a central portion. The ink jet head according to claim 1, which is characterized in that.
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|---|---|---|---|---|
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