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JP2010260295A - Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus - Google Patents

Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus Download PDF

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JP2010260295A
JP2010260295A JP2009114217A JP2009114217A JP2010260295A JP 2010260295 A JP2010260295 A JP 2010260295A JP 2009114217 A JP2009114217 A JP 2009114217A JP 2009114217 A JP2009114217 A JP 2009114217A JP 2010260295 A JP2010260295 A JP 2010260295A
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JP
Japan
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piezoelectric element
liquid ejecting
adhesive
diaphragm
flow path
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2009114217A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hidefumi Makita
秀史 牧田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Abstract

【課題】圧電素子及び振動板の変位特性の低下及び変位量のばらつきの発生を抑制して液体噴射特性を向上することができる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する。
【解決手段】ノズル開口に連通する流路52が形成された流路形成基板50と、該流路形成基板50の一方面側に設けられた振動板55と、前記振動板55上に接着剤63を介して接着された圧電素子11と、を具備し、前記振動板55には、前記圧電素子11が接着される厚肉部としての島部59が設けられており、前記島部59と前記圧電素子11との接着面の少なくとも一方に溝部62を設ける。
【選択図】 図2
A liquid ejecting head and a liquid ejecting apparatus capable of improving liquid ejecting characteristics by suppressing a decrease in displacement characteristics of a piezoelectric element and a vibration plate and occurrence of variation in displacement are provided.
A flow path forming substrate having a flow path communicating with a nozzle opening, a vibration plate provided on one side of the flow path formation substrate, and an adhesive on the vibration plate. And the diaphragm 55 is provided with an island portion 59 as a thick portion to which the piezoelectric element 11 is adhered. A groove 62 is provided on at least one of the adhesive surfaces with the piezoelectric element 11.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、液体を噴射する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関し、特に液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置に関する。   The present invention relates to a liquid ejecting head and a liquid ejecting apparatus that eject liquid, and more particularly, to an ink jet recording head and an ink jet recording apparatus that eject ink as liquid.

液体噴射ヘッドの代表例としては、例えば、圧電素子の変位による圧力を利用してノズル開口からインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドが知られている。インクジェット式記録ヘッドは、ノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子により変形させて圧力発生室に供給されたインクに圧力を付与することで、ノズル開口からインク滴を吐出させている。また、振動板は、各圧力発生室に相対向する領域に設けられた厚肉部と、厚肉部の周囲に設けられた薄肉部とで構成され、各圧電素子の端面は、各厚肉部に接着剤を介して接着されている(例えば、特許文献1及び2参照)。   As a typical example of a liquid ejecting head, for example, an ink jet recording head that ejects ink droplets from nozzle openings using pressure generated by displacement of a piezoelectric element is known. The ink jet recording head is configured by forming a part of a pressure generation chamber communicating with the nozzle opening with a vibration plate, deforming the vibration plate with a piezoelectric element, and applying pressure to the ink supplied to the pressure generation chamber, Ink droplets are ejected from the nozzle openings. The diaphragm is composed of a thick portion provided in a region opposite to each pressure generating chamber and a thin portion provided around the thick portion, and an end face of each piezoelectric element is provided with each thick wall portion. It is bonded to the part via an adhesive (for example, see Patent Documents 1 and 2).

特開2004−327462号公報JP 2004-327462 A 特開2003−17770号公報JP 2003-17770 A

しかしながら、厚肉部と圧電素子とを接着する際に、接着剤が薄肉部上に流出すると、流出した接着剤によって振動板の薄肉部における変位特性が変化し、圧電素子(振動板)の変位量が低下してしまう虞があるという問題がある。   However, when the thick part and the piezoelectric element are bonded, if the adhesive flows out onto the thin part, the displacement characteristic of the diaphragm in the thin part changes due to the outflowed adhesive, and the displacement of the piezoelectric element (vibration plate) There exists a problem that there exists a possibility that quantity may fall.

また、接着剤の薄肉部への流出量のばらつきによって、圧電素子(振動板)の変位量にばらつきが生じ、インク滴の吐出特性を均一にすることができなくなる虞があるという問題がある。   In addition, there is a problem that variation in the amount of displacement of the piezoelectric element (vibration plate) due to variation in the amount of the adhesive flowing out to the thin-walled portion makes it impossible to make the ink droplet ejection characteristics uniform.

なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドだけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。   Such a problem exists not only in the ink jet recording head but also in a liquid ejecting head that ejects liquid other than ink.

本発明はこのような事情に鑑み、圧電素子及び振動板の変位特性の低下及び変位量のばらつきの発生を抑制して液体噴射特性を向上することができる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供することを目的とする。   In view of such circumstances, the present invention provides a liquid ejecting head and a liquid ejecting apparatus that can improve the liquid ejecting characteristics by suppressing the deterioration of the displacement characteristics of the piezoelectric element and the diaphragm and the occurrence of variations in the displacement amount. For the purpose.

上記課題を解決する本発明の態様は、ノズル開口に連通する流路が形成された流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に設けられた振動板と、前記振動板上に接着剤を介して接着された圧電素子と、を具備し、前記振動板には、前記圧電素子が接着される厚肉部が設けられており、前記厚肉部と前記圧電素子との接着面の少なくとも一方には、溝部が設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、厚肉部と圧電素子との接着面に溝部が設けられることにより、厚肉部と圧電素子とを接着する接着剤が溝部内に充填されて、余分な接着剤が厚肉部の外側に流出するのを抑制することができる。これにより、圧電素子及び振動板の変位量の低下やばらつきを低減して液体吐出特性を均一化することができる。
An aspect of the present invention that solves the above problems includes a flow path forming substrate in which a flow path communicating with a nozzle opening is formed, a vibration plate provided on one surface side of the flow path forming substrate, and the vibration plate. A piezoelectric element bonded via an adhesive, and the diaphragm is provided with a thick portion to which the piezoelectric element is bonded, and an adhesive surface between the thick portion and the piezoelectric element At least one of the above is provided with a groove portion.
In such an aspect, the groove portion is provided on the bonding surface between the thick portion and the piezoelectric element, so that the adhesive for bonding the thick portion and the piezoelectric element is filled in the groove portion, and excess adhesive is formed in the thick portion. It can suppress flowing out of the outside. Accordingly, it is possible to make the liquid ejection characteristics uniform by reducing a decrease or variation in the displacement amount of the piezoelectric element and the diaphragm.

ここで、前記溝部が、前記厚肉部側の前記接着面に設けられていてもよく、また、前記溝部が、前記圧電素子側の前記接着面に設けられていてもよい。   Here, the groove portion may be provided on the adhesive surface on the thick portion side, and the groove portion may be provided on the adhesive surface on the piezoelectric element side.

さらに、本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる態様では、液体噴射特性を均一化して印刷品質を向上した液体噴射装置を実現できる。
According to another aspect of the invention, there is provided a liquid ejecting apparatus including the liquid ejecting head according to the above aspect.
In this aspect, it is possible to realize a liquid ejecting apparatus in which the liquid ejecting characteristics are uniformed and the printing quality is improved.

本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the recording head according to the first embodiment of the invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの要部拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the recording head according to Embodiment 1 of the invention. 本発明の実施形態1に係る圧電素子ユニットの斜視図である。It is a perspective view of the piezoelectric element unit which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1に係る圧電素子ユニットの平面図及び断面図である。It is the top view and sectional drawing of a piezoelectric element unit which concern on Embodiment 1 of this invention. 本発明の一実施形態に係る記録装置の概略構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a recording apparatus according to an embodiment of the present invention.

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
(実施形態1)
図1(a)は、本発明の実施形態1に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの圧力発生室の長手方向の断面図であり、図1(b)は、インクジェット式記録ヘッドの圧力発生室の短手方向の要部断面図である。また、図2は、図1(b)の要部を拡大した断面図である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.
(Embodiment 1)
1A is a longitudinal sectional view of a pressure generation chamber of an ink jet recording head which is an example of a liquid jet head according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 1B is an ink jet recording head. It is principal part sectional drawing of the transversal direction of this pressure generation chamber. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the main part of FIG.

図1に示すように、流路形成基板50はシリコン単結晶基板からなり、その一方面側の表層部分には、複数の隔壁51によって画成された圧力発生室52がその幅方向(短手方向)に並設されている。また、各圧力発生室52の長手方向一端部側には、各圧力発生室52に液体の一例であるインクを供給するためのリザーバー53が液体供給路の一例であるインク供給路54を介して連通されている。また、流路形成基板50の圧力発生室52の開口面側は振動板55で封止され、他方面側にはノズル開口56が穿設されたノズル形成部材の一例であるノズルプレート57が接着剤や熱溶着フィルムを介して接着されている。   As shown in FIG. 1, the flow path forming substrate 50 is made of a silicon single crystal substrate, and a pressure generation chamber 52 defined by a plurality of partition walls 51 is formed in the width direction (short side) on the surface layer portion on one surface side. Direction). In addition, a reservoir 53 for supplying ink, which is an example of liquid, to each pressure generation chamber 52 is disposed on one end in the longitudinal direction of each pressure generation chamber 52 via an ink supply path 54, which is an example of a liquid supply path. It is communicated. Further, a nozzle plate 57 which is an example of a nozzle forming member in which the opening surface side of the pressure generating chamber 52 of the flow path forming substrate 50 is sealed with a vibration plate 55 and the nozzle opening 56 is formed on the other surface side is bonded. It is bonded via an agent or a heat welding film.

流路形成基板50上に形成された振動板55は、例えば、樹脂フィルム等の弾性部材からなる弾性膜55aと、この弾性膜55aを支持する、例えば、金属材料等からなる支持板55bとの複合板で形成されており、弾性膜55a側が流路形成基板50に接合されている。例えば、本実施形態では、弾性膜55aは、厚さが数μm程度のPPS(ポリフェニレンサルファイド)フィルムからなり、支持板55bは、厚さが数十μm程度のステンレス鋼板(SUS)からなる。また、振動板55の各圧力発生室52に対向する領域内には、圧電素子11の先端部が当接する島部59が設けられている。すなわち、振動板55の各圧力発生室52の周縁部に対向する領域に他の領域よりも厚さの薄い薄肉部60が形成され、この薄肉部60の内側にそれぞれ島部59が設けられている。本実施形態では、振動板55に、島部59を設けることで、振動板55に他の領域(薄肉部60)よりも厚さの厚い厚肉部が設けられている。また、本実施形態では、島部59の表面、すなわち、流路形成基板50とは反対側の面には、複数の溝部62が設けられている。溝部62は、圧力発生室52の長手方向に沿って設けられていても、圧力発生室52の短手方向に沿って設けられていてもよく、また、これらを組み合わせた格子状に設けられていてもよい。もちろん、溝部62は、島部59の面内に不連続となるように点在してもよい。   The diaphragm 55 formed on the flow path forming substrate 50 includes, for example, an elastic film 55a made of an elastic member such as a resin film, and a support plate 55b made of, for example, a metal material that supports the elastic film 55a. It is formed of a composite plate, and the elastic film 55 a side is bonded to the flow path forming substrate 50. For example, in the present embodiment, the elastic film 55a is made of a PPS (polyphenylene sulfide) film having a thickness of about several μm, and the support plate 55b is made of a stainless steel plate (SUS) having a thickness of about several tens of μm. In addition, in the region of the vibration plate 55 facing each pressure generating chamber 52, an island portion 59 with which the tip portion of the piezoelectric element 11 abuts is provided. That is, a thin portion 60 that is thinner than other regions is formed in a region of the diaphragm 55 that faces the peripheral portion of each pressure generating chamber 52, and an island portion 59 is provided inside each thin portion 60. Yes. In the present embodiment, the diaphragm 55 is provided with the island portion 59 so that the diaphragm 55 is provided with a thick portion thicker than other regions (thin portions 60). In the present embodiment, a plurality of groove portions 62 are provided on the surface of the island portion 59, that is, on the surface opposite to the flow path forming substrate 50. The groove 62 may be provided along the longitudinal direction of the pressure generating chamber 52 or may be provided along the short direction of the pressure generating chamber 52, or may be provided in a lattice shape combining these. May be. Of course, the grooves 62 may be interspersed so as to be discontinuous in the plane of the island part 59.

また、振動板55のリザーバー53に対向する領域には、薄肉部60と同様に、支持板55bがエッチングにより除去されて実質的に弾性膜55aのみで構成されるコンプライアンス部61が設けられている。なお、このコンプライアンス部61は、リザーバー53内に圧力変化が生じた時に、このコンプライアンス部61の弾性膜55aが変形することによって圧力変化を吸収し、リザーバー53内の圧力を常に一定に保持する役割を果たす。   Further, in the region facing the reservoir 53 of the vibration plate 55, similarly to the thin portion 60, a compliance portion 61 that is substantially composed only of the elastic film 55 a is provided by removing the support plate 55 b by etching. . The compliance portion 61 absorbs the pressure change by the deformation of the elastic film 55a of the compliance portion 61 when a pressure change occurs in the reservoir 53, and always keeps the pressure in the reservoir 53 constant. Fulfill.

振動板55上には、図示しない複数の液体貯留体の一例であるインクカートリッジに接続される液体供給路の一例であるインク供給路を有するヘッドケース58が固定されており、且つこのヘッドケース58には、圧電素子ユニット10が高精度に位置決めされて固定されている。すなわち、ヘッドケース58は、貫通した収容部58aが設けられており、この収容部58aの一方の内面に圧電素子ユニット10が、各圧電素子11の先端が振動板55上の各圧力発生室52に対応する領域に設けられた各島部59(厚肉部)に接着剤63を介して接着されて固定されている。   A head case 58 having an ink supply path that is an example of a liquid supply path that is connected to an ink cartridge that is an example of a plurality of liquid reservoirs (not shown) is fixed on the vibration plate 55. The piezoelectric element unit 10 is positioned and fixed with high accuracy. That is, the head case 58 is provided with a housing portion 58 a that penetrates, the piezoelectric element unit 10 on one inner surface of the housing portion 58 a, and the pressure generating chambers 52 on the diaphragm 55 with the tips of the piezoelectric elements 11. Are bonded and fixed to each island portion 59 (thick portion) provided in a region corresponding to 1 through an adhesive 63.

ここで、圧電素子ユニット10について詳細に説明する。図3は、本発明の実施形態1に係る圧電素子ユニットの斜視図であり、図4は、図3の平面図及びそのA−A′断面図である。   Here, the piezoelectric element unit 10 will be described in detail. FIG. 3 is a perspective view of the piezoelectric element unit according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 4 is a plan view of FIG. 3 and a cross-sectional view taken along line AA ′ thereof.

図3及び図4に示すように、本実施形態に係る圧電素子ユニット10は、複数の圧電素子11がその幅方向に並設された列12を有する圧電素子形成部材13と、圧電素子形成部材13の先端部(一端部)側が自由端11aとなるようにその基端部(他端部)側が固定端として接合される固定板14とを有する。   As shown in FIGS. 3 and 4, the piezoelectric element unit 10 according to this embodiment includes a piezoelectric element forming member 13 having a row 12 in which a plurality of piezoelectric elements 11 are arranged in the width direction, and a piezoelectric element forming member. 13 has a fixing plate 14 to which the base end portion (the other end portion) side is joined as a fixed end so that the tip end portion (one end portion) side thereof becomes the free end 11a.

圧電素子形成部材13は、圧電材料層15と、圧電素子11の2つの極を構成する内部電極、すなわち、隣接する圧電素子11と電気的に独立する個別電極を構成する個別内部電極16と、隣接する圧電素子11と電気的に共通する共通電極を構成する共通内部電極17とを交互に挟んで積層することにより形成されている。   The piezoelectric element forming member 13 includes a piezoelectric material layer 15 and internal electrodes constituting two poles of the piezoelectric element 11, that is, individual internal electrodes 16 constituting individual electrodes electrically independent of the adjacent piezoelectric elements 11, It is formed by alternately stacking common internal electrodes 17 constituting common electrodes that are electrically common to adjacent piezoelectric elements 11.

この圧電素子形成部材13には、例えば、ワイヤーソー等によって複数のスリット18が形成され、その先端部側が櫛歯状に切り分けられて圧電素子11の列12が形成されている。なお、圧電素子11の列12の両外側には、各圧電素子11よりも広い幅を有する位置決め部19が設けられている。この位置決め部19は、圧電素子ユニット10をインクジェット式記録ヘッドIに組み込む際に、圧電素子ユニット10を高精度に位置決めするために設けられている。   In the piezoelectric element forming member 13, a plurality of slits 18 are formed by, for example, a wire saw or the like, and the tip end side is cut into a comb-like shape to form a row 12 of piezoelectric elements 11. A positioning portion 19 having a width wider than each piezoelectric element 11 is provided on both outer sides of the row 12 of the piezoelectric elements 11. The positioning portion 19 is provided to position the piezoelectric element unit 10 with high accuracy when the piezoelectric element unit 10 is incorporated into the ink jet recording head I.

ここで、各圧電素子11の個別電極となる個別内部電極16は、基本的には圧電素子形成部材13の略全面に亘って設けられているが、固定板14の端面近傍に対向する領域で先端部側と基端部側とに分離して設けられている。一方、共通電極となる共通内部電極17も基本的に圧電素子形成部材13の略全面に亘って設けられているが、個別内部電極16と同様に、圧電素子11の先端部近傍で分離されている。すなわち、圧電素子11の固定板14に接合される領域は、振動に寄与しない不活性領域となっており、圧電素子11を構成する個別内部電極16及び共通内部電極17間に電圧を印加すると、固定板14に接合されていない先端部側の領域のみが振動する。本実施形態では、上述したように圧電素子11の固定板14に固定された基端を固定端11bと言い、圧電素子11の振動する先端を自由端11aと言っている。   Here, the individual internal electrodes 16 that are the individual electrodes of each piezoelectric element 11 are basically provided over substantially the entire surface of the piezoelectric element forming member 13, but in a region facing the vicinity of the end face of the fixed plate 14. It is provided separately on the distal end side and the proximal end side. On the other hand, the common internal electrode 17 serving as a common electrode is basically provided over substantially the entire surface of the piezoelectric element forming member 13, but is separated in the vicinity of the tip of the piezoelectric element 11, as with the individual internal electrode 16. Yes. That is, the region bonded to the fixed plate 14 of the piezoelectric element 11 is an inactive region that does not contribute to vibration, and when a voltage is applied between the individual internal electrode 16 and the common internal electrode 17 constituting the piezoelectric element 11, Only the region on the tip side that is not joined to the fixed plate 14 vibrates. In the present embodiment, as described above, the base end fixed to the fixed plate 14 of the piezoelectric element 11 is referred to as a fixed end 11b, and the vibrating tip of the piezoelectric element 11 is referred to as a free end 11a.

また、圧電素子形成部材13の外表面には、個別内部電極16及び共通内部電極17と接続される外部電極20が形成されている。また、圧電素子形成部材13の少なくとも圧電素子11の列12に対応する領域の基端部側には、外部電極20が存在しない電極非形成部21が存在する。   An external electrode 20 connected to the individual internal electrode 16 and the common internal electrode 17 is formed on the outer surface of the piezoelectric element forming member 13. In addition, an electrode non-forming portion 21 where the external electrode 20 does not exist is present on the base end side of the region corresponding to at least the row 12 of the piezoelectric elements 11 of the piezoelectric element forming member 13.

そして、複数のスリット18は、この電極非形成部21に対向する領域に達する長さで形成され、外部電極20が、このスリット18及び電極非形成部21によって分離され、隣接する圧電素子11と電気的に独立する個別外部電極22と、隣接する圧電素子11と電気的に共通する共通外部電極23とを構成する。   The plurality of slits 18 are formed so as to reach a region facing the electrode non-forming portion 21, and the external electrode 20 is separated by the slit 18 and the electrode non-forming portion 21, and the adjacent piezoelectric elements 11 are separated from each other. An individual external electrode 22 that is electrically independent and a common external electrode 23 that is electrically common to the adjacent piezoelectric elements 11 are configured.

具体的には、外部電極20は、本実施形態では、各圧電素子11に対向する部分と位置決め部19に対向する部分とに分離され、各圧電素子11に対向する領域の外部電極20が、圧電素子形成部材13の先端部で圧電素子11の個別電極を構成する個別内部電極16と電気的に接続される個別外部電極22を構成している。一方、圧電素子11の列12の両側に設けられた位置決め部19上の外部電極20が、圧電素子形成部材13の基端部側の端面で各圧電素子11の共通電極を構成する共通内部電極17と接続される共通外部電極23を構成している。   Specifically, in this embodiment, the external electrode 20 is separated into a portion facing each piezoelectric element 11 and a portion facing the positioning portion 19, and the external electrode 20 in a region facing each piezoelectric element 11 is An individual external electrode 22 that is electrically connected to the individual internal electrode 16 that constitutes the individual electrode of the piezoelectric element 11 is configured at the tip of the piezoelectric element forming member 13. On the other hand, the external electrode 20 on the positioning portion 19 provided on both sides of the row 12 of the piezoelectric elements 11 is a common internal electrode that constitutes a common electrode of each piezoelectric element 11 on the end face on the base end side of the piezoelectric element forming member 13. The common external electrode 23 connected to 17 is constituted.

すなわち、本実施形態の圧電素子ユニット10では、圧電素子形成部材13の固定板14に接合された部分の反対側の面に、個別外部電極22が並設されると共に、個別外部電極22の並設方向両側で位置決め部19に対向する領域に共通外部電極23が存在する。これにより、圧電素子ユニット10と後述する回路基板30とを比較的容易に接続することができ、且つ圧電素子ユニット10の小型化を図ることができる。   That is, in the piezoelectric element unit 10 of the present embodiment, the individual external electrodes 22 are arranged in parallel on the opposite surface of the portion of the piezoelectric element forming member 13 joined to the fixing plate 14, and the individual external electrodes 22 are arranged in parallel. Common external electrodes 23 exist in regions facing the positioning portion 19 on both sides in the installation direction. Thereby, the piezoelectric element unit 10 and the circuit board 30 to be described later can be connected relatively easily, and the piezoelectric element unit 10 can be downsized.

このような圧電素子ユニット10は、図1に示すように、固定板14が、圧電素子形成部材13が固定された面とは反対側の面がヘッドケース58の収容部58aに固定される。また、各圧電素子11の先端面には、個別外部電極22が形成されており、各圧電素子11の先端の個別外部電極22が形成された端面が、振動板55の島部(厚肉部)59に接着剤63を介して接着される。ここで、圧電素子11の島部59に接着される端面は、図2に示すように、圧力発生室52の短手方向において島部59の幅よりも幅広となるように設けられている。このため、圧電素子11の端面に接着剤63を塗布した状態で、圧電素子11と島部59とを接着すると、圧電素子11の端面に塗布された接着剤63が島部59の外側の薄肉部60まで流出し易い。しかしながら、本実施形態では、島部59の表面に溝部62を設けたため、余分な接着剤63を溝部62内に逃がすことができ、余分な接着剤63が島部59の上から薄肉部60の上に流出するのを抑制することができる。これにより、薄肉部60に余分な接着剤63が付着することによる振動板55の変位量の低下や、接着剤63の流出量のばらつきによる振動板55の変位量のばらつきの発生を抑制して、インク吐出特性を向上すると共に均一化することができる。   In such a piezoelectric element unit 10, as shown in FIG. 1, the surface of the fixing plate 14 opposite to the surface on which the piezoelectric element forming member 13 is fixed is fixed to the accommodating portion 58 a of the head case 58. In addition, individual external electrodes 22 are formed on the front end surface of each piezoelectric element 11, and the end surface on which the individual external electrode 22 at the front end of each piezoelectric element 11 is formed is an island portion (thick portion) of the diaphragm 55. ) 59 via an adhesive 63. Here, as shown in FIG. 2, the end surface bonded to the island part 59 of the piezoelectric element 11 is provided so as to be wider than the width of the island part 59 in the short direction of the pressure generating chamber 52. For this reason, when the piezoelectric element 11 and the island portion 59 are bonded in a state where the adhesive 63 is applied to the end face of the piezoelectric element 11, the adhesive 63 applied to the end face of the piezoelectric element 11 is thinned outside the island portion 59. It tends to flow out to the part 60. However, in this embodiment, since the groove portion 62 is provided on the surface of the island portion 59, the excess adhesive 63 can be released into the groove portion 62, and the excess adhesive 63 is formed on the thin portion 60 from above the island portion 59. It can suppress flowing out. As a result, it is possible to suppress the decrease in the displacement amount of the diaphragm 55 due to the extra adhesive 63 adhering to the thin wall portion 60 and the occurrence of the variation in the displacement amount of the diaphragm 55 due to the variation in the outflow amount of the adhesive 63. In addition, the ink ejection characteristics can be improved and uniformized.

ちなみに、振動板55は、弾性膜55aと、支持板55bとを接合した後、支持板55bの島部59以外の領域をエッチングにより除去することで形成することができる。そして、上述した溝部62は、例えば、島部59を形成する際のエッチングによって形成してもよいし、例えば、サンドブラスト法等により形成してもよい。勿論、溝部62は、弾性膜55aと支持板55bとを接合する前に支持板55bに形成してもよく、支持板55bをエッチングした後に形成してもよい。   Incidentally, the diaphragm 55 can be formed by joining the elastic film 55a and the support plate 55b and then removing the region other than the island portion 59 of the support plate 55b by etching. And the groove part 62 mentioned above may be formed by the etching at the time of forming the island part 59, for example, and may be formed by the sandblast method etc., for example. Of course, the groove 62 may be formed on the support plate 55b before joining the elastic film 55a and the support plate 55b, or may be formed after etching the support plate 55b.

さらに、ヘッドケース58上には、回路基板30の各配線31がそれぞれ接続される複数の導電パッド32が設けられた配線基板33が固定されており、ヘッドケース58の収容部58aは、この配線基板33によって実質的に塞がれている。配線基板33には、ヘッドケース58の収容部58aに対向する領域にスリット状の開口部34が形成されており、回路基板30はこの配線基板33の開口部34から収容部58aの外側に折り曲げられて引き出されている。   Further, a wiring board 33 provided with a plurality of conductive pads 32 to which the respective wirings 31 of the circuit board 30 are respectively connected is fixed on the head case 58, and the accommodating portion 58a of the head case 58 is provided with this wiring. The substrate 33 is substantially blocked. The wiring board 33 is formed with a slit-shaped opening 34 in a region facing the housing portion 58a of the head case 58, and the circuit board 30 is bent from the opening 34 of the wiring board 33 to the outside of the housing portion 58a. Being pulled out.

ここで、圧電素子ユニット10を構成する回路基板30は、例えば、本実施形態では、圧電素子11を駆動するための駆動IC(図示なし)が搭載されたチップオンフィルム(COF)からなる。そして、回路基板30の各配線31は、その基端部側では、例えば、半田、異方性導電材等によって圧電素子11を構成する電極形成材料16,17に外部電極20(個別外部電極22及び共通外部電極23)を介して接続されている。一方、先端部側では、各配線31は配線基板33の各導電パッド32に接合されている。具体的には、配線基板33の開口部34から収容部58aの外側に引き出された回路基板30の先端部が配線基板33の表面に沿って折り曲げられた状態で、各配線31は配線基板33の各導電パッド32に接合されている。   Here, the circuit board 30 constituting the piezoelectric element unit 10 is made of, for example, a chip on film (COF) on which a driving IC (not shown) for driving the piezoelectric element 11 is mounted in the present embodiment. Each wiring 31 of the circuit board 30 has, on the base end side, external electrodes 20 (individual external electrodes 22), for example, electrode forming materials 16 and 17 constituting the piezoelectric element 11 by solder, anisotropic conductive material, or the like. And a common external electrode 23). On the other hand, on the tip end side, each wiring 31 is joined to each conductive pad 32 of the wiring substrate 33. Specifically, each wiring 31 is connected to the wiring board 33 in a state in which the front end portion of the circuit board 30 drawn out from the opening 34 of the wiring board 33 to the outside of the housing portion 58 a is bent along the surface of the wiring board 33. The conductive pads 32 are joined.

なお、このようなインクジェット式記録ヘッドIでは、インク滴を吐出する際に、圧電素子11及び振動板55の変形によって各圧力発生室52の容積を変化させて所定のノズル開口56からインク滴を吐出させるようになっている。具体的には、図示しないインクカートリッジからリザーバー53にインクが供給されると、インク供給路54を介して各圧力発生室52にインクが分配される。実際には、圧電素子11に電圧を印加することにより圧電素子11を収縮させる。これにより、振動板55が圧電素子11と共に変形されて圧力発生室52の容積が広げられ、圧力発生室52内にインクが引き込まれる。そして、ノズル開口56に至るまで内部にインクを満たした後、配線基板33を介して供給される記録信号に従い、圧電素子11の電極形成材料16,17に印加していた電圧を解除する。これにより、圧電素子11が伸張されて元の状態に戻ると共に振動板55も変位して元の状態に戻る。結果として圧力発生室52の容積が収縮して圧力発生室52内の圧力が高まりノズル開口56からインク滴が吐出される。   In such an ink jet recording head I, when ejecting ink droplets, the volume of each pressure generating chamber 52 is changed by deformation of the piezoelectric element 11 and the vibration plate 55 so that the ink droplets are ejected from predetermined nozzle openings 56. It is designed to be discharged. Specifically, when ink is supplied to the reservoir 53 from an ink cartridge (not shown), the ink is distributed to each pressure generating chamber 52 via the ink supply path 54. Actually, the piezoelectric element 11 is contracted by applying a voltage to the piezoelectric element 11. As a result, the diaphragm 55 is deformed together with the piezoelectric element 11 to expand the volume of the pressure generation chamber 52, and ink is drawn into the pressure generation chamber 52. Then, after the ink is filled up to the nozzle opening 56, the voltage applied to the electrode forming materials 16 and 17 of the piezoelectric element 11 is released according to the recording signal supplied through the wiring substrate 33. As a result, the piezoelectric element 11 is expanded to return to the original state, and the diaphragm 55 is also displaced to return to the original state. As a result, the volume of the pressure generation chamber 52 contracts, the pressure in the pressure generation chamber 52 increases, and ink droplets are ejected from the nozzle openings 56.

(他の実施形態)
以上、本発明の実施形態1について説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態1では、島部59に溝部62を設けるようにしたが、特にこれに限定されず、溝部62は圧電素子11の島部59に接着される端面に設けるようにしてもよく、圧電素子11の端面と島部59との両方に設けるようにしてもよい。ちなみに、圧電素子11の端面には、個別外部電極22が形成されているため、溝部62は、個別外部電極22に設けてもよく、また、圧電素子形成部材13に溝部62を設け、溝部62に沿って均一な厚さの個別外部電極22を設けるようにしてもよい。すなわち、溝部62は、圧電素子11と振動板55の厚肉部(島部59)との接着面である圧電素子11の端面及び島部59の表面の少なくとも一方に設けられていれば、圧電素子11と振動板55とを接着する接着剤63の流出を抑制することができる。
(Other embodiments)
As mentioned above, although Embodiment 1 of this invention was demonstrated, the basic composition of this invention is not limited to what was mentioned above. For example, in Embodiment 1 described above, the groove portion 62 is provided in the island portion 59, but the present invention is not particularly limited to this, and the groove portion 62 may be provided on the end surface bonded to the island portion 59 of the piezoelectric element 11. Alternatively, it may be provided on both the end face of the piezoelectric element 11 and the island portion 59. Incidentally, since the individual external electrode 22 is formed on the end face of the piezoelectric element 11, the groove portion 62 may be provided in the individual external electrode 22, or the groove portion 62 is provided in the piezoelectric element forming member 13, and the groove portion 62. In addition, the individual external electrodes 22 having a uniform thickness may be provided. That is, if the groove 62 is provided on at least one of the end face of the piezoelectric element 11 and the surface of the island 59 which are the bonding surfaces of the piezoelectric element 11 and the thick part (island 59) of the diaphragm 55, the piezoelectric element 11 is piezoelectric. The outflow of the adhesive 63 that bonds the element 11 and the diaphragm 55 can be suppressed.

また、溝部62は、圧電素子11と厚肉部(島部59)との接着面の外周側に沿って設けられていれば、接着剤63の薄肉部60への流出を有効に抑制することができる。すなわち、圧電素子11と厚肉部(島部59)とを互いに押圧することにより、接着面からはみ出ようとする接着剤63を溝部62内に有効に逃がして、接着剤63の流出を抑制することができる。   Moreover, if the groove part 62 is provided along the outer peripheral side of the adhesive surface of the piezoelectric element 11 and the thick part (island part 59), the outflow to the thin part 60 of the adhesive agent 63 will be suppressed effectively. Can do. That is, by pressing the piezoelectric element 11 and the thick portion (island portion 59) together, the adhesive 63 that is about to protrude from the adhesive surface is effectively released into the groove portion 62 and the outflow of the adhesive 63 is suppressed. be able to.

また、上述した実施形態1では、圧電材料層15と電極形成材料(個別内部電極16,共通内部電極17)とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電素子11について説明したが、圧電材料層15と電極形成材料16,17とを交互に積層させて積層方向の一端部を島部59に当接させる横振動型の圧電素子を用いるようにしてもよい。   Further, in the first embodiment described above, the longitudinal vibration type piezoelectric element 11 in which the piezoelectric material layers 15 and the electrode forming materials (individual internal electrodes 16 and common internal electrodes 17) are alternately stacked and expanded and contracted in the axial direction has been described. However, a lateral vibration type piezoelectric element in which the piezoelectric material layers 15 and the electrode forming materials 16 and 17 are alternately stacked and one end portion in the stacking direction is in contact with the island portion 59 may be used.

なお、上述した実施形態1のインクジェット式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図5は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。   The ink jet recording head of the first embodiment described above constitutes a part of a recording head unit including an ink flow path communicating with an ink cartridge or the like, and is mounted on the ink jet recording apparatus. FIG. 5 is a schematic view showing an example of the ink jet recording apparatus.

図5に示すように、インクジェット式記録装置IIは、インクジェット式記録ヘッドIを有する記録ヘッドユニット1A及び1Bを具備する。記録ヘッドユニット1A及び1Bは、インク供給手段を構成するカートリッジ2A及び2Bが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット1A及び1Bを搭載したキャリッジ3は、装置本体4に取り付けられたキャリッジ軸5に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット1A及び1Bは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。   As shown in FIG. 5, the ink jet recording apparatus II includes recording head units 1 </ b> A and 1 </ b> B having an ink jet recording head I. The recording head units 1A and 1B are detachably provided with cartridges 2A and 2B constituting ink supply means. A carriage 3 on which the recording head units 1A and 1B are mounted is attached to a carriage shaft 5 attached to the apparatus main body 4. It is provided so as to be movable in the axial direction. The recording head units 1A and 1B, for example, are configured to eject a black ink composition and a color ink composition, respectively.

そして、駆動モーター6の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト7を介してキャリッジ3に伝達されることで、記録ヘッドユニット1A及び1Bを搭載したキャリッジ3はキャリッジ軸5に沿って移動される。一方、装置本体4にはキャリッジ軸5に沿ってプラテン8が設けられており、図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートSがプラテン8に巻き掛けられて搬送されるようになっている。   The driving force of the driving motor 6 is transmitted to the carriage 3 via a plurality of gears and timing belt 7 (not shown), so that the carriage 3 on which the recording head units 1A and 1B are mounted is moved along the carriage shaft 5. The On the other hand, the apparatus body 4 is provided with a platen 8 along the carriage shaft 5, and a recording sheet S that is a recording medium such as paper fed by a paper feed roller (not shown) is wound around the platen 8. It is designed to be transported.

なお、上述した実施形態1においては、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ELディスプレー、FED(電界放出ディスプレー)等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオchip製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。   In the first embodiment described above, an ink jet recording head has been described as an example of a liquid ejecting head. However, the present invention is widely intended for all liquid ejecting heads, and ejects liquids other than ink. Of course, the invention can also be applied to a liquid jet head. Other liquid ejecting heads include, for example, various recording heads used in image recording apparatuses such as printers, color material ejecting heads used in the manufacture of color filters such as liquid crystal displays, organic EL displays, and FEDs (field emission displays). Examples thereof include an electrode material ejection head used for electrode formation, a bioorganic matter ejection head used for biochip production, and the like.

また、液体噴射装置の一例としてインクジェット式記録装置IIを挙げて説明したが、上述した他の液体噴射ヘッドを用いた液体噴射装置にも用いることが可能である。   Further, although the ink jet recording apparatus II has been described as an example of the liquid ejecting apparatus, the liquid ejecting apparatus using the other liquid ejecting heads described above can also be used.

I インクジェット式記録ヘッド(液体噴射ヘッド)、 II インクジェット式記録装置(液体噴射装置)、 10 圧電素子ユニット、 11 圧電素子、 11a 自由端、 11b 固定端、 13 圧電素子形成部材、 14 固定板、 16 個別内部電極、 17 共通内部電極、 18 スリット、 19 位置決め部、 22 個別外部電極、 23 共通外部電極、 30 回路基板、 31 配線、 32 導電パッド、 33 配線基板、 50 流路形成基板、 52 圧力発生室、 55 振動板、 56 ノズル開口、 58 ヘッドケース、 59 島部(厚肉部)、 60 薄肉部、 61 コンプライアンス部、 62 溝部、 63 接着剤   I ink jet recording head (liquid ejecting head), II ink jet recording apparatus (liquid ejecting apparatus), 10 piezoelectric element unit, 11 piezoelectric element, 11a free end, 11b fixed end, 13 piezoelectric element forming member, 14 fixing plate, 16 Individual internal electrode, 17 Common internal electrode, 18 Slit, 19 Positioning part, 22 Individual external electrode, 23 Common external electrode, 30 Circuit board, 31 Wiring, 32 Conductive pad, 33 Wiring board, 50 Flow path forming board, 52 Pressure generation Chamber, 55 Diaphragm, 56 Nozzle opening, 58 Head case, 59 Island part (thick part), 60 Thin part, 61 Compliance part, 62 Groove part, 63 Adhesive

Claims (4)

ノズル開口に連通する流路が形成された流路形成基板と、
該流路形成基板の一方面側に設けられた振動板と、
前記振動板上に接着剤を介して接着された圧電素子と、を具備し、
前記振動板には、前記圧電素子が接着される厚肉部が設けられており、
前記厚肉部と前記圧電素子との接着面の少なくとも一方には、溝部が設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
A flow path forming substrate in which a flow path communicating with the nozzle opening is formed;
A diaphragm provided on one side of the flow path forming substrate;
A piezoelectric element bonded to the diaphragm via an adhesive,
The diaphragm is provided with a thick part to which the piezoelectric element is bonded,
A liquid ejecting head, wherein a groove portion is provided on at least one of the bonding surfaces of the thick portion and the piezoelectric element.
前記溝部が、前記厚肉部側の前記接着面に設けられていることを特徴とする請求項1記載の液体噴射ヘッド。   The liquid ejecting head according to claim 1, wherein the groove portion is provided on the adhesive surface on the thick portion side. 前記溝部が、前記圧電素子側の前記接着面に設けられていることを特徴とする請求項1又は2記載の液体噴射ヘッド。   The liquid ejecting head according to claim 1, wherein the groove is provided on the adhesive surface on the piezoelectric element side. 請求項1〜3の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。   A liquid ejecting apparatus comprising the liquid ejecting head according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016083935A (en) * 2014-10-24 2016-05-19 株式会社リコー Liquid discharge head and image forming device

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