JP3213861B2 - Inkjet recording head - Google Patents

Inkjet recording head

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JP3213861B2
JP3213861B2 JP12014593A JP12014593A JP3213861B2 JP 3213861 B2 JP3213861 B2 JP 3213861B2 JP 12014593 A JP12014593 A JP 12014593A JP 12014593 A JP12014593 A JP 12014593A JP 3213861 B2 JP3213861 B2 JP 3213861B2
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piezoelectric element
fixing member
ink
recording head
grooves
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は記録紙等の記録媒体上に
インク像を形成す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 for forming an ink image on a recording medium such as recording paper.

【0002】[0002]

【従来の技術】圧電素子の変位を利用して圧力室内のイ
ンクを加圧し圧力室に連通するノズルよりインク滴を吐
出するインクジェット記録ヘッドの中で、特に圧電素子
の収縮伸長を利用して圧力室を加圧しインクを吐出する
インクジェット記録ヘッドにおいては、圧電素子の一端
または一部の面を接合固定または支持し、インクを吐出
するに十分な圧力室の加圧を得るために安定した収縮伸
長を確保する必要がある。
2. Description of the Related Art In an ink jet recording head which pressurizes ink in a pressure chamber by utilizing the displacement of a piezoelectric element and discharges ink droplets from nozzles communicating with the pressure chamber, the pressure is increased by utilizing the contraction and expansion of the piezoelectric element. In an ink jet recording head that pressurizes a chamber and discharges ink, one end or a part of the surface of the piezoelectric element is bonded or fixed, and stable contraction and expansion is performed to obtain sufficient pressure in the pressure chamber to discharge ink. Need to be secured.

【0003】また、一般に、インクジェット記録ヘッド
では圧電素子はその一端が支持部材と強固に接合されて
いないと、目的の変位を安定して確保できなくなる。こ
のため、圧電素子とそれを固定する部材の接合は接合を
強固にする意味でできるだけ多くの面積で接合する必要
があった。
Generally, in an ink jet recording head, unless one end of a piezoelectric element is firmly joined to a supporting member, it is impossible to stably secure a target displacement. For this reason, the joining between the piezoelectric element and the member fixing the piezoelectric element has to be performed in as large an area as possible in order to strengthen the joining.

【0004】しかし、圧電素子とそれを接合する部材は
同じ部材とは限らず、両部材の熱膨張率が大きく異なる
と、熱変形量が異なり、接合部の面積が広いほど反りを
引き起こしやすくなるため、両部材の熱膨張率がほぼ等
しくなるように部材を選定しなければならなくなり、設
計の自由度を狭めることが多くあった。
However, the piezoelectric element and the member that joins the piezoelectric element are not necessarily the same member. If the coefficients of thermal expansion of the two members are greatly different, the amount of thermal deformation is different, and the larger the area of the joint is, the more likely it is to cause warpage. Therefore, the members must be selected so that the thermal expansion coefficients of both members are substantially equal, and the degree of freedom of design is often narrowed.

【0005】このため、特開平4−234661号公報
に示す様な、圧電素子とその固定部材の間に圧電素子と
ほぼ熱膨張率の等しい第2の固定部材を介して接合しな
ければならなかった。
For this reason, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-234661, it is necessary to join a piezoelectric element and its fixing member via a second fixing member having substantially the same coefficient of thermal expansion as that of the piezoelectric element. Was.

【0006】図7は特開平4−234661号公報に示
された従来のインクジェット記録ヘッドの構造の概略を
示す断面図である。
FIG. 7 is a sectional view schematically showing the structure of a conventional ink jet recording head disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-234661.

【0007】図において、流路基板内にはノズル10
1、圧力室105、インク供給口106が連通してなる
インク流路が構成されている。また、圧電素子122の
先端部が流路基板107の圧力室105部分に嵌入され
ており、封止部材130によってシールされ、且つ圧電
素子122が摺動可能なように封止されている。圧電素
子122の後端部は第2の固定部材である支持部材12
1を介して固定部材111に固定されている。
In FIG. 1, a nozzle 10 is provided in a flow path substrate.
1, an ink flow path formed by communication between the pressure chamber 105 and the ink supply port 106 is formed. Further, the tip of the piezoelectric element 122 is fitted into the pressure chamber 105 of the flow path substrate 107, sealed by a sealing member 130, and sealed so that the piezoelectric element 122 can slide. The rear end of the piezoelectric element 122 is a support member 12 serving as a second fixing member.
1 and is fixed to the fixing member 111.

【0008】上記の構成によれば、圧電素子122に電
界を加えることで圧電素子122の先端部が伸縮伸長
し、圧力室105内のインクを加圧することでノズル1
02からインクが吐出する。
According to the above configuration, the tip of the piezoelectric element 122 expands and contracts by applying an electric field to the piezoelectric element 122, and pressurizes the ink in the pressure chamber 105 to form the nozzle 1.
02 ejects ink.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】図8は従来のインクジ
ェット記録ヘッドの熱膨張変形の状態を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a state of thermal expansion deformation of a conventional ink jet recording head.

【0010】従来のインクジェット記録ヘッドのように
第2の固定部材である支持部材121と圧電素子122
熱膨張率がほぼ等しい部材であっても、第2の固定部
材である支持部材121と固定部材111の熱膨張率が
等しくなければ、反りの問題は解決しない。また、従来
例のように支持部材121と固定部材111がその全面
で接合される構成では、接合で互いに拘束される面積は
広いほど、また両部材の熱膨張率大きく異なるほど接
合部が反りやすくなるという問題がある。
As in the conventional ink jet recording head, a supporting member 121 and a piezoelectric element 122 which are second fixing members are provided.
Even if the members have substantially the same coefficient of thermal expansion, the warping problem cannot be solved unless the supporting members 121 and the fixing member 111 as the second fixing members have the same coefficient of thermal expansion. In the configuration where the support member 121 and the fixing member 111 as in the prior art are joined in its entire surface area to be bound to each other by bonding wide enough, and the thermal expansion coefficient of the two members are different as joint warping large There is a problem that it becomes easier.

【0011】この反りが発生した場合、支持部材121
と固定部材111の接合強度が十分でないと接合が剥が
れたり、接合強度が十分であってもその反りによる影響
が流路基板107にまでおよび流路基板107が反った
り破壊されたりする可能性がある。このため、流路基板
107内のインク流路の寸法が変化し本来のインク吐出
特性が得られなかったり、インクが本来の吐出方向に吐
出しなかったり、インクがインク流路から漏れ、吐出不
良を引き起こしたりする。この結果、安定したインク吐
出特性を確保できず、高印字品質を確保できなくなると
いう問題があった。
When this warpage occurs, the support member 121
If the bonding strength between the fixing member 111 and the fixing member 111 is not sufficient, there is a possibility that the bonding may be peeled off, or even if the bonding strength is sufficient, the influence of the warpage may reach the flow path substrate 107 and the flow path substrate 107 may be warped or broken. is there. For this reason, the dimensions of the ink flow path in the flow path substrate 107 change, and the original ink discharge characteristics cannot be obtained, ink does not discharge in the original discharge direction, ink leaks from the ink flow path, and a discharge failure occurs. Or cause. As a result, there has been a problem that stable ink ejection characteristics cannot be secured and high print quality cannot be secured.

【0012】また、圧電素子122はその支持長さLが
長いほど、電圧を加えた際の変位量が大きくできる。こ
のため、圧力室105の体積をより大きく変化させるこ
とが出来、より多くのインク量のインク滴を吐出でき
る。
The longer the supporting length L of the piezoelectric element 122, the greater the amount of displacement when a voltage is applied. For this reason, the volume of the pressure chamber 105 can be changed more greatly, and an ink droplet with a larger amount of ink can be ejected.

【0013】しかし、圧電素子122の支持長さLが長
ければ長いほど、支持部材と固定部材の反りが発生した
際、この反りの影響で圧電素子122により大きな応力
が加わり、圧電素子122が支持部材111から剥が
れ、所定の変形量を確保できなかったりする可能性があ
る。さらに反りが大きくなり圧電素子122に加わる応
力が大きくなると圧電素子122が破壊されたりする可
能性もある。
However, the longer the supporting length L of the piezoelectric element 122 is, the more stress is applied to the piezoelectric element 122 under the influence of the warp when the supporting member and the fixing member warp, and the supporting of the piezoelectric element 122 There is a possibility that a predetermined amount of deformation may not be secured due to peeling from the member 111. Further, when the warpage increases and the stress applied to the piezoelectric element 122 increases, the piezoelectric element 122 may be broken.

【0014】このため、圧電素子122の支持長さLを
長くすることが出来なくなり、長さLに制約が生じるた
め、設計の自由度が無くなるり、所定のインク量の吐出
特性を狙えなくなるという問題もあった。
For this reason, the support length L of the piezoelectric element 122 cannot be increased, and the length L is restricted. Therefore, the degree of freedom in design is lost, and the discharge characteristics of a predetermined amount of ink cannot be aimed at. There were also problems.

【0015】以上の様な問題から、前述した支持基板1
21と固定部材111の反りを極力小さくするべく、熱
膨張率の近い部材同士で接合しなければならないという
制約が生じ、設計の自由度が極端に低くなるという問題
点があった。
From the above problems, the above-described support substrate 1
In order to minimize the warpage of the fixing member 111 and the fixing member 111, there is a restriction that members having similar thermal expansion coefficients must be joined to each other, resulting in a problem that the degree of freedom of design is extremely reduced.

【0016】そこで、本発明は従来のこのような問題点
を解決するもので、その目的とするところは、熱膨張率
の差により引き起こされる反りを低減し、安定した吐出
特性を確保でき、さらに設計の自由度を損なわないイン
クジェット記録ヘッドを提供することにある。
Accordingly, the present invention is to solve such a conventional problem. It is an object of the present invention to reduce the warpage caused by the difference in the coefficient of thermal expansion, to secure stable ejection characteristics, An object of the present invention is to provide an ink jet recording head that does not impair the degree of freedom in design.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、圧電素子と、該圧電素子に圧力板を介し
て対向配置された圧力室を有する流路基板とからなり、
前記圧電素子の変位による前記圧力室の容積変化によ
り、該圧力室に連通するノズルからインク滴を吐出させ
るインクジェット記録ヘッドであって、上記流路基板が
接合された固定部材と、固定部材に接着固定され、圧電
素子の先端を圧力板に当接させた状態で該圧電素子の後
端が固着された支持基板とを備え、支持基板の固定部材
への接合面は、圧電素子の変位方向に平行であるととも
に、溝が複数配列され、該溝によって分断された複数の
凸面が前記接合面として形成されていることを特徴とす
る。
To achieve the above object, the present invention provides a piezoelectric element and a flow path substrate having a pressure chamber opposed to the piezoelectric element via a pressure plate,
An ink jet recording head for ejecting ink droplets from a nozzle communicating with the pressure chamber due to a change in volume of the pressure chamber due to displacement of the piezoelectric element, wherein the fixing member has the flow path substrate joined thereto, and is bonded to the fixing member. And a support substrate to which the rear end of the piezoelectric element is fixed in a state where the front end of the piezoelectric element is in contact with the pressure plate. A plurality of grooves are arranged in parallel, and a plurality of convex surfaces divided by the grooves are formed as the bonding surfaces.

【0018】前記溝が圧電素子変位方向に垂直な方向に
複数配列されていることを特徴とする。
A plurality of the grooves are arranged in a direction perpendicular to the piezoelectric element displacement direction.

【0019】前記溝が圧電素子変位方向に複数配列され
ていることを特徴とする。
A plurality of the grooves are arranged in a piezoelectric element displacement direction.

【0020】前記溝が圧電素子変位方向と垂直な方向に
格子状に配列されていることを特徴とする。
The grooves are arranged in a lattice shape in a direction perpendicular to the direction of displacement of the piezoelectric element.

【0021】[0021]

【0022】[0022]

【実施例】以下に本発明の実施例を図にもとづいて説明
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0023】図1は本発明を適用した実施例の構成を示
す斜視図である。図2は本実施例を詳細に示した部分断
面図である。
FIG. 1 is a perspective view showing the structure of an embodiment to which the present invention is applied. FIG. 2 is a partial sectional view showing this embodiment in detail.

【0024】これらの図において、1はノズルプレート
である。ノズルプレート1には、複数のノズル2をもう
けてある。3は壁部材である。壁部材3はノズルプレー
ト1と弾性壁となる圧力板8とではさまれ、インク供給
室4と圧力室5を形成する。圧力板8は薄部8aと島状
部8bとからなる。圧力板8、壁部材3、ノズルプレー
ト1を積層接合することより成る流路基板7は固定部材
11上に密着接合されている。
In these figures, reference numeral 1 denotes a nozzle plate. The nozzle plate 1 has a plurality of nozzles 2. 3 is a wall member. The wall member 3 is sandwiched between the nozzle plate 1 and a pressure plate 8 serving as an elastic wall to form an ink supply chamber 4 and a pressure chamber 5. The pressure plate 8 includes a thin portion 8a and an island-shaped portion 8b. The flow path substrate 7, which is formed by laminating and joining the pressure plate 8, the wall member 3, and the nozzle plate 1, is tightly joined on the fixing member 11.

【0025】インク滴吐出の駆動源となる積層型の圧電
素子22はその長手方向にLはみ出すように支持基板2
1に固着されており、固着されない部分の先端を圧力板
8と接合している。支持基板21には配線パターン24
が施され、リードフレーム25を介して制御基板13に
より制御された電界を圧電素子22に与える。12は固
定部材11内を貫通する取り付け穴で、圧電素子22の
X、Y方向の位置きめ(図1のXYZ座標参照)をする
べく支持基板21を支持する。なお、圧電素子22のZ
方向は、固定部材11に圧力板8を接合した後、圧電素
子22の先端を圧力板8の島状部8bに当接して位置決
めする。
The laminated piezoelectric element 22 serving as a driving source for ejecting ink droplets is provided with a support substrate 2 so as to protrude L in the longitudinal direction.
1 is joined to the pressure plate 8 at the tip of the portion not fixed. The wiring pattern 24 is provided on the support substrate 21.
And an electric field controlled by the control board 13 is applied to the piezoelectric element 22 via the lead frame 25. Reference numeral 12 denotes a mounting hole that penetrates through the inside of the fixing member 11, and supports the support substrate 21 in order to determine the position of the piezoelectric element 22 in the X and Y directions (see XYZ coordinates in FIG. 1). Note that the Z of the piezoelectric element 22
After joining the pressure plate 8 to the fixing member 11, the direction is determined by contacting the tip of the piezoelectric element 22 with the island portion 8 b of the pressure plate 8.

【0026】31は図示せぬインクタンクからインクを
供給するインク供給管である。インク供給管31は固定
部材11に圧入接着されている。インク流路は、固定部
材11にあるインク接続口32と圧力板8にあるインク
連絡口33を経て、壁部材3のインク供給室4、さらに
インク供給口6、さらに圧力室5と連通している。以上
が概略構成である。
Reference numeral 31 denotes an ink supply pipe for supplying ink from an ink tank (not shown). The ink supply pipe 31 is press-fitted and adhered to the fixing member 11. The ink flow path communicates with the ink supply chamber 4, the ink supply port 6, and the pressure chamber 5 of the wall member 3 through the ink connection port 32 of the fixing member 11 and the ink communication port 33 of the pressure plate 8. I have. The above is the schematic configuration.

【0027】図2に従って構造について更に詳しく述べ
る。圧電素子22は正電極41と負電極42が対向して
いる。正電極41は支持基板21上の配線パターン24
に接合と同時に電気接続されている。負電極42は共通
電極板23により支持基板21上の配線パターン24と
電気接続している。配線パターン24と制御基板13と
をリードフレーム25で結び、それぞれ接続箇所を半田
で固着している。
The structure will be described in more detail with reference to FIG. The positive electrode 41 and the negative electrode 42 of the piezoelectric element 22 face each other. The positive electrode 41 is connected to the wiring pattern 24 on the support substrate 21.
And are electrically connected at the same time. The negative electrode 42 is electrically connected to the wiring pattern 24 on the support substrate 21 by the common electrode plate 23. The wiring pattern 24 and the control board 13 are connected by a lead frame 25, and the connection portions are fixed by solder.

【0028】支持基板21は圧電素子22が圧力板8の
島状部8aに当接した状態で固定部材11に接着固定さ
れている。支持基板21の固定部材11の接合面は、圧
電素子22の変位方向に平行であるとともに、本発明の
特徴である溝26が複数配列されており、この溝26に
よって分断された複数の凸面21aと固定部材11面と
が接着剤10によって固定されている。
The support substrate 21 is bonded and fixed to the fixing member 11 with the piezoelectric element 22 in contact with the island portion 8a of the pressure plate 8. The bonding surface of the fixing member 11 of the support substrate 21 is
Parallel to the direction of displacement of the
A plurality of characteristic grooves 26 are arranged.
Therefore, the plurality of divided convex surfaces 21 a and the surface of the fixing member 11 are fixed by the adhesive 10.

【0029】インクが充填される圧力室5およびインク
供給口6およびインク共通室4は、壁部材3とノズルプ
レート1と圧力板8の接合で構成される。壁部材3は感
光性樹脂を露光形成している。壁部材3の上面を覆うノ
ズルプレート1はプレス加工等によって複数の圧力室5
にそれぞれ1つずつノズル2が開けられたステンレス鋼
板からなる。
The pressure chamber 5, the ink supply port 6, and the common ink chamber 4, which are filled with ink, are formed by joining the wall member 3, the nozzle plate 1, and the pressure plate 8. The wall member 3 is formed by exposing a photosensitive resin. The nozzle plate 1 covering the upper surface of the wall member 3 has a plurality of pressure chambers 5 formed by pressing or the like.
And a stainless steel plate in which one nozzle 2 is opened.

【0030】また、壁部材3の下面をおおう圧力板8
は、ニッケルの電鋳加工法で5μm以下の厚さに形成さ
れた薄部8aと島状部8bを形成してなる。図2に示す
様に、島状部8bに圧電素子22の先端が接合されてい
る。島状部8bは圧力室5の投影面よりも一回り小さく
設計されている。
The pressure plate 8 covering the lower surface of the wall member 3
Is formed by forming a thin portion 8a and an island-shaped portion 8b formed to a thickness of 5 μm or less by a nickel electroforming method. As shown in FIG. 2, the tip of the piezoelectric element 22 is joined to the island portion 8b. The island portion 8b is designed to be slightly smaller than the projection surface of the pressure chamber 5.

【0031】上記の構成によって、以下のインク滴吐出
動作が行われる。以下に説明する。
With the above configuration, the following ink droplet discharging operation is performed. This will be described below.

【0032】印字信号に応じて制御基板13からリード
フレーム25、配線パターン24を通じて圧電素子22
の正電極41と負電極42とに電界を印加する。電界を
印加された圧電素子22は長手方向(同図上下方向)に
収縮しようとする。この時圧電素子22の下方部は固定
部材11に固定されている支持部材21に固着されてい
るため収縮変位できない。一方、圧電素子22の長さL
の上方部は拘束を受けることなく収縮変位して、その収
縮力により圧力板8を引っ張る。この結果、圧電素子に
引っ張られた圧力板8が下方にたわみ、その結果圧力室
5の体積が膨張する。インク室が膨張すると、インク共
通室4からインク供給口6を通じてインクが流入する。
次いで、圧電素子22の電界を解除すると、圧電素子2
2は元の長さに伸張変位して圧力室5を圧縮する。この
圧力でノズル2からインク滴を吐出する。圧電素子22
の変位を圧力室に伝える圧力板8の島状部8bは、前述
のように圧力室5の投影面よりひとまわり小さいため、
薄部8aのたわみ部を残しつつ圧力室をまんべんなく加
減圧する。
In response to the print signal, the piezoelectric element 22 is passed from the control board 13 through the lead frame 25 and the wiring pattern 24.
An electric field is applied to the positive electrode 41 and the negative electrode 42. The piezoelectric element 22 to which the electric field is applied tends to contract in the longitudinal direction (vertical direction in the figure). At this time, since the lower portion of the piezoelectric element 22 is fixed to the support member 21 fixed to the fixing member 11, the piezoelectric element 22 cannot be contracted and displaced. On the other hand, the length L of the piezoelectric element 22
Is contracted and displaced without being restrained, and the contraction force pulls the pressure plate 8. As a result, the pressure plate 8 pulled by the piezoelectric element bends downward, and as a result, the volume of the pressure chamber 5 expands. When the ink chamber expands, ink flows from the common ink chamber 4 through the ink supply port 6.
Next, when the electric field of the piezoelectric element 22 is released, the piezoelectric element 2
2 compresses the pressure chamber 5 by expanding displaced to its original length. An ink droplet is ejected from the nozzle 2 at this pressure. Piezoelectric element 22
Since the island portion 8b of the pressure plate 8 which transmits the displacement of the pressure chamber 8 to the pressure chamber is slightly smaller than the projection surface of the pressure chamber 5 as described above,
The pressure chamber is uniformly pressurized and depressurized while leaving the bent portion of the thin portion 8a.

【0033】図3は支持基板と固定部材の第1の接合状
態を示す拡大断面図である。
FIG. 3 is an enlarged sectional view showing a first joining state of the supporting substrate and the fixing member.

【0034】図において支持基板21の凸面21aと固
定部材11面は接着剤10を介し接合されている。
In the figure, the convex surface 21 a of the support substrate 21 and the surface of the fixing member 11 are joined via an adhesive 10.

【0035】上記の構成であれば、接合が凸面21aで
の接合となるため、従来の全面を接着接合するのに対し
接合面積を小さくすることが可能となる。このため、支
持基板21と固定部材11同士が接合により拘束される
部分を少なくでき、支持基板21と固定部材11の熱膨
張率差が大きくても、その接合面で生じる支持基板21
と固定部材11のそりは微小となり、接着部での剥がれ
を抑えることができる。
According to the above configuration, since the joining is performed at the convex surface 21a, the joining area can be reduced as compared with the conventional entire surface by adhesive joining. For this reason, the portion where the support substrate 21 and the fixing member 11 are restrained by bonding can be reduced, and even if the difference in thermal expansion coefficient between the support substrate 21 and the fixing member 11 is large, the
Then, the warpage of the fixing member 11 becomes minute, and peeling at the bonding portion can be suppressed.

【0036】また、支持基板21と固定部材11のそり
が微小となることで、ノズルプレート1、壁部材2、圧
力板8の接合で構成されている流路基板まで反りの影
響がおよばず、流路基板7の変形、破壊等が生じなくな
る。
Further, since the warp between the support substrate 21 and the fixing member 11 is very small, the influence of the warp does not affect the flow path substrate 7 formed by joining the nozzle plate 1, the wall member 2, and the pressure plate 8. In addition, the deformation and destruction of the flow path substrate 7 do not occur.

【0037】さらに、接着剤10の量が凸面21aを接
着するに十分な所定の量よりも多くなっても、余分な量
の接着剤10は溝部26に逃げ込むため、接着面は凸面
21aのみにできる。よって接合面積の管理は凸面21
aの面積の管理のみで済み、支持基板21と固定部材1
1の形状、材質等に応じて反りの対策がが容易にでき
る。
Further, even if the amount of the adhesive 10 is larger than a predetermined amount sufficient for bonding the convex surface 21a, an extra amount of the adhesive 10 escapes into the groove 26, so that the bonding surface is limited to the convex surface 21a only. it can. Therefore, the bonding area is controlled by the convex surface 21.
Only the area of “a” needs to be managed, and the support substrate 21 and the fixing member 1
Measures for warpage can be easily made according to the shape, material, etc. of (1).

【0038】一方、圧電素子22については、支持基板
21と固定部材11のそりが微小となり、流路基板
反りもなくなることで、圧電素子22に不要な応力が生
じず、また、圧電素子の支持長さLを所定の長くしても
問題ない。このため、より大きな圧電素子22の変形を
確保でき、所要量のインクを吐出させることができる。
On the other hand, with respect to the piezoelectric element 22, the warpage between the support substrate 21 and the fixing member 11 becomes very small, and the warpage of the flow path substrate 7 is eliminated, so that unnecessary stress is not generated in the piezoelectric element 22. There is no problem even if the supporting length L of the above is increased by a predetermined length. Therefore, you to ensure a more deformation of the large piezoelectric element 22, it is possible to eject the required amount of ink.

【0039】本出願人は熱膨張率αの異なる表1に示す
部材をエポキシ系接着剤で接合し、プリンターの実仕様
で考えられる、高温下(40℃)、低温下(−20℃)
での支持基板21と固定部材11反りおよび接着剤1
0の剥がれの有無を確認した。
The applicant has joined members shown in Table 1 having different coefficients of thermal expansion α using an epoxy adhesive, and can be used under high temperature (40 ° C.) and low temperature (−20 ° C.), which can be considered in the actual specifications of the printer.
Warp of the supporting substrate 21 and the fixing member 11 with and adhesive 1
The presence or absence of 0 peeling was confirmed.

【0040】 支持基板 : 快削性セラミック(α=0.85×10-5) 固定部材 : フ゜ラスチック樹脂(α=4.4 ×10-5)ステンレス (α=1.6 ×10-5) 上記の各接合の組合わせとも、接着剤が剥がれたり、両
部材が反ったりすることなく良好な結果が得られた。ま
た、圧電素子22の支持基板からの剥がれまたは破壊、
流路基板7の反り、破壊も引き起こされなかった。
Supporting substrate: Free-cutting ceramic (α = 0.85 × 10 −5 ) Fixing member: Plastic resin (α = 4.4 × 10 −5 ) Stainless steel (α = 1.6 × 10 −5 ) In each combination of the above, good results were obtained without peeling off the adhesive and without warping of both members. Further, the piezoelectric element 22 peels off or breaks from the support substrate,
No warpage or destruction of the flow path substrate 7 was caused.

【0041】図4は支持基板と固定部材の第2の接合状
態を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a second bonding state between the support substrate and the fixing member.

【0042】図において支持基板21と固定部材11は
図3と同様に接着剤10を介し接合されている。異なる
のは接着剤10が溝26内全体にまでおよんでいること
である。
In the figure, the supporting substrate 21 and the fixing member 11 are joined via the adhesive 10 as in FIG. The difference is that the adhesive 10 extends all over the groove 26.

【0043】接着剤は硬化しても弾性が大きく、また、
見かけ上の接着剤10の厚さが、溝26部に入り込んだ
接着剤10の分厚くなるため、支持基板21と固定部材
11の間に弾性体を介して接着される場合と同等の構成
となるため、熱変形差による支持基板21と固定部材1
1の反りを抑えることができる。
The adhesive has high elasticity even when cured, and
Since the apparent thickness of the adhesive 10 is increased by the thickness of the adhesive 10 that has entered the groove 26, the configuration is the same as that in the case where the adhesive is bonded between the support substrate 21 and the fixing member 11 via an elastic body. Therefore, the supporting substrate 21 and the fixed member 1
1 can be suppressed.

【0044】また、接着剤10がクサビとなって溝26
の配列方向のせん断力に対して強くなるという効果もあ
る。
Further, the adhesive 10 becomes wedges and
This also has the effect of increasing the shearing force in the arrangement direction.

【0045】さらに、以下の効果もある。Further, the following effects are also obtained.

【0046】図5は支持基板と固定部材間の振動伝播を
示す模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing the propagation of vibration between the support substrate and the fixing member.

【0047】一般に、2つの部材が接合された場合、一
方の部材の振動のもう一方の部材への伝播の程度を表わ
す反射率rは、発振側を添字1、もう一方の部材側を添
字2とした場合 r={(z1−z2)/(z1+z2)}2 となる。ここでZは各部材の音響インピータンスであ
り、比重ρ、縦弾性係数Eの部材の場合 z=(ρE)1/2 である。
In general, when two members are joined, the reflectance r representing the degree of propagation of vibration of one member to the other member is represented by a suffix 1 on the oscillation side and a suffix 2 on the other member side. R = {(z 1 −z 2 ) / (z 1 + z 2 )} 2 Here, Z is the acoustic impedance of each member, and for a member having a specific gravity ρ and a longitudinal elasticity coefficient E, z = (ρE) 1/2 .

【0048】この反射率はその値が1近い程振動がその
境界で反射され易い、つまり、発振側へ振動が戻ってく
ることを示している。
This reflectance indicates that the closer the value is to 1, the more easily the vibration is reflected at the boundary, that is, the more the vibration returns to the oscillation side.

【0049】発振側(添字1)を圧電素子22と接合さ
れた支持基板21、受振側(添字2)を接着剤10とし
た場合、前述したように、一般に接着剤10の縦弾性係
数は大きいため、音響インピータンスZ2 はZ1 に対し
て十分大きくなり易くrは値1に近くなる。つまり、支
持基板21側から伝わった振動が支持基板21に反射し
やすくなる。
When the oscillation side (subscript 1) is the support substrate 21 joined to the piezoelectric element 22 and the vibration receiving side (subscript 2) is the adhesive 10, the longitudinal elastic modulus of the adhesive 10 is generally large as described above. Therefore, the acoustic Pitan scan Z 2 easily r becomes sufficiently large with respect to Z 1 is close to the value 1. That is, the vibration transmitted from the support substrate 21 side is easily reflected on the support substrate 21.

【0050】この結果、支持基板21と接合される圧電
素子22にはインク吐出を目的とした以外の不要な振動
が伝わることがなくなり、より安定した圧電素子22の
駆動が実現できる。
As a result, unnecessary vibrations other than for the purpose of ink ejection are not transmitted to the piezoelectric element 22 bonded to the support substrate 21, and more stable driving of the piezoelectric element 22 can be realized.

【0051】図6は本実施例における支持基板の溝の形
状、配列を示す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing the shape and arrangement of the grooves of the support substrate in this embodiment.

【0052】図6(a)は溝26を圧電素子22の伸縮
方向に(Z方向)に複数配列した場合、図6(b)は溝
26を圧電素子22の伸縮方向対して垂直な方向(X方
向)に複数配列した場合、図6(c)は図6(a)、図
6(b)を組み合わせ溝26を格子状に配列した場合で
ある。(X、Z両方向) 図6(a)は支持基板21と固定部材11がZ方向に拘
束されることによる反りの緩和がされる。図6(b)は
X方向に拘束されることによる反りの緩和ができる。図
6(c)は両方向の拘束による反りの緩和ができる。
FIG. 6A shows a case in which a plurality of grooves 26 are arranged in the direction of expansion and contraction of the piezoelectric element 22 (Z direction). FIG. In the case where a plurality of grooves 26 are arranged in the (X direction), FIG. 6C shows a case where the grooves 26 are arranged in a lattice shape by combining FIGS. 6A and 6B. (Both X and Z directions) In FIG. 6A, warpage due to the support substrate 21 and the fixing member 11 being restrained in the Z direction is reduced. In FIG. 6B, warpage can be reduced by being restrained in the X direction. In FIG. 6C, warpage can be reduced by restraining in both directions.

【0053】図6においては溝は等間隔で配列したが必
要に応じて間隔を変えてもよい。また、溝は規則的に配
列する必要はなく、その目的に応じて任意に設けてもよ
い。
In FIG. 6, the grooves are arranged at equal intervals, but the intervals may be changed as necessary. The grooves need not be regularly arranged, but may be arbitrarily provided according to the purpose.

【0054】[0054]

【発明の効果】本発明によれば、支持基板の固定部材へ
の接合面は、圧電素子の変位方向に平行であるととも
に、溝が複数配列され、該溝間の複数の凸面が前記接合
面として形成されていることで、支持基板と固定部材の
熱変形差による反りを抑えることができるため、安定し
たインクの吐出が確保され、高印字品質のインクジェッ
ト記録ヘッドが提供できる。また、熱膨張率差の問題の
ため利用できなかった材料を問題なく利用することがで
きるために、材料選定の幅を広げることができ、設計の
自由度を上げることができる。
According to the present invention, the supporting member can be fixed to the fixing member.
Of the piezoelectric element is parallel to the displacement direction of the piezoelectric element.
A plurality of grooves are arranged, and a plurality of convex surfaces between the grooves are joined to each other.
By forming the surface, warpage due to a difference in thermal deformation between the support substrate and the fixing member can be suppressed, so that stable ink ejection can be ensured, and an ink jet recording head of high print quality can be provided. In addition, since a material that could not be used due to the difference in thermal expansion coefficient can be used without any problem, the range of material selection can be expanded, and the degree of freedom in design can be increased.

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

【図1】本発明を適用した実施例の構成を示す斜視図で
ある。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an embodiment to which the present invention is applied.

【図2】本発明を適用した実施例の部分断面図である。FIG. 2 is a partial sectional view of an embodiment to which the present invention is applied.

【図3】支持基板と固定部材の第1の接合状態を示す拡
大断面図である。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a first bonding state between a support substrate and a fixing member.

【図4】支持基板と固定部材の第2の接合状態を示す拡
大断面図である。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a second bonding state between the support substrate and the fixing member.

【図5】支持基板と固定部材間の振動伝播を示す模式図
である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing vibration propagation between a support substrate and a fixing member.

【図6】本実施例における支持基板の溝の形状、配列を
示す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing the shape and arrangement of grooves of a support substrate in the present embodiment.

【図7】従来のインクジェット記録ヘッドの構造の概略
を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a conventional inkjet recording head.

【図8】従来のインクジェット記録ヘッドの熱膨張変形
の状態を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a state of thermal expansion deformation of a conventional ink jet recording head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ノズルプレート 2 ノズル 3 壁部材 4 インク共通室 5 圧力室 6 インク供給口 7 流路基板 8 圧力板 8a薄部 8b島状部 10 接着剤 11 固定部材 12 取り付け穴 13 制御基板 21 支持基板 21a凸面 22 圧電素子 23 共通電極板 24 配線パターン 25 リードフレーム 26 溝 31 インク供給管 101 ノズルプレート 102 ノズル 105 圧力室 106 インク供給口 107 流路基板 108 圧力板 111 固定部材 121 支持基板 122 圧電素子 130 封止部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nozzle plate 2 Nozzle 3 Wall member 4 Ink common chamber 5 Pressure chamber 6 Ink supply port 7 Flow path board 8 Pressure plate 8a thin part 8b island part 10 Adhesive 11 Fixing member 12 Mounting hole 13 Control substrate 21 Support substrate 21a convex surface Reference Signs List 22 piezoelectric element 23 common electrode plate 24 wiring pattern 25 lead frame 26 groove 31 ink supply tube 101 nozzle plate 102 nozzle 105 pressure chamber 106 ink supply port 107 flow path substrate 108 pressure plate 111 fixing member 121 support substrate 122 piezoelectric element 130 sealing Element

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 圧電素子と、該圧電素子に圧力板を介し
て対向配置された圧力室を有する流路基板とからなり、
前記圧電素子の変位による前記圧力室の容積変化によ
り、該圧力室に連通するノズルからインク滴を吐出させ
るインクジェット記録ヘッドであって、 前記流路基板が接合された固定部材と、 前記固定部材に接着固定され、前記圧電素子の先端を前
記圧力板に当接させた状態で該圧電素子の後端が固着さ
れた支持基板と、を備え、 前記支持基板の固定部材への接合面は、前記圧電素子の
変位方向に平行であるとともに、溝が複数配列され、該
溝によって分断された複数の凸面が前記接合面として形
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 piezoelectric device comprising: a piezoelectric element; and a flow path substrate having a pressure chamber opposed to the piezoelectric element via a pressure plate,
An ink jet recording head for discharging ink droplets from a nozzle communicating with the pressure chamber due to a change in volume of the pressure chamber due to displacement of the piezoelectric element, wherein: a fixing member to which the flow path substrate is joined; A support substrate to which a rear end of the piezoelectric element is fixed in a state where the front end of the piezoelectric element is in contact with the pressure plate, and a bonding surface of the support substrate to a fixing member, An ink jet recording head, wherein a plurality of grooves are arranged in parallel with the displacement direction of the piezoelectric element, and a plurality of convex surfaces divided by the grooves are formed as the bonding surface.
【請求項2】 前記溝が圧電素子変位方向に垂直な方向
に複数配列され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。
2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein a plurality of the grooves are arranged in a direction perpendicular to a direction in which the piezoelectric element is displaced.
【請求項3】 前記溝が圧電素子変位方向に複数配列さ
れ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 jet recording head according to claim 1, wherein a plurality of the grooves are arranged in a direction in which the piezoelectric element is displaced.
【請求項4】 前記溝が圧電素子変位方向と垂直な方向
に格子状に配列され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。
4. The ink jet recording head according to claim 1, wherein said grooves are arranged in a grid pattern in a direction perpendicular to the direction in which the piezoelectric element is displaced.
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