JP2001063038A - Ink jet recording head - Google Patents

Ink jet recording head

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JP2001063038A
JP2001063038A JP24104499A JP24104499A JP2001063038A JP 2001063038 A JP2001063038 A JP 2001063038A JP 24104499 A JP24104499 A JP 24104499A JP 24104499 A JP24104499 A JP 24104499A JP 2001063038 A JP2001063038 A JP 2001063038A
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JP
Japan
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recording head
ink jet
jet recording
piezoelectric elements
piezoelectric element
Prior art date
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Application number
JP24104499A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiromichi Komai
博道 駒井
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the structure of an ink jet recording head enhanced in nozzle density and almost free from mutual interference. SOLUTION: Vibration plates 23 constituting a part of a plurality of the pressure liquid chambers connected to a plurality of nozzles are displaced by a plurality of the piezoelectric elements provided corresponding to the numbers of vibration plates 23, and ink drops are emitted from the nozzles 27 by the rise in pressure generated in the pressure liquid chambers 31. The laminated piezoelectric element provided on a fixed substrate 11 and having an inert region at the central part thereof is divided into two parts by the groove dividing the inert region, and also divided in the nozzle arranging direction right- angled to the direction of the groove by a plurality of grooves to form individual piezoelectric elements. The grooves are filled with a conductive adhesive 42 and the cut electrodes are integrated as a common electrode. The individual electrodes are electrically connected to end surface electrodes in the same way by the conductive adhesive.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録ヘッド、より詳細には、積層圧電素子を利用したイン
クジェット記録ヘッドの構成に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording head, and more particularly, to a structure of an ink jet recording head using a laminated piezoelectric element.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7は、本発明が適用されるインクジェ
ット記録ヘッドの一例を示す分解斜視図、図8は、図7
のノズル配列方向と直交する方向の要部拡大断面図、図
9は、図7のノズル配列方向の要部拡大断面図である。
このインクジェット記録ヘッドは、駆動ユニット1と、
液室ユニット2と、ヘッドカバー3とを備えている。
2. Description of the Related Art FIG. 7 is an exploded perspective view showing an example of an ink jet recording head to which the present invention is applied, and FIG.
9 is an enlarged sectional view of a main part in a direction orthogonal to the nozzle arrangement direction, and FIG. 9 is an enlarged sectional view of a main part in the nozzle arrangement direction of FIG.
The inkjet recording head includes a driving unit 1 and
A liquid chamber unit 2 and a head cover 3 are provided.

【0003】駆動ユニット1は、セラミック、ガラスエ
ポキシ樹脂等からなる絶縁性基板11上に、積層型圧電
素子12を接合して二列配置し、ダイシングソー,ワイ
ヤソー等により切断されている。また、基板11上には
共通電極パターン14及び個別電極パターン15を有
し、これらの共通電極パターン14及び個別電極パター
ン15はそれぞれ導電性接着剤16を介して圧電素子1
2の各内部電極を交互に接続した端面電極17,18と
接続されている。なお、共通電極パターン14は、フレ
ーム部材13に設けた穴19内に導電性接着剤を充填す
ることで各パターン部の導通を取っている。さらに、積
層型圧電素子12の周囲を取り囲むように液室支持部機
であるフレーム部材13を接合している。基板11はヘ
ッド支持部材であるスペーサ部材(ヘッドホルダ)21
上に支持して保持し、このスペーサ部材21内に配設し
たヘッド駆動用IC等を有するPCB基板と駆動ユニッ
ト1の各圧電素子12とを各電極パターン14,15に
接合したFPCケーブル22を介して接続している。
The drive unit 1 has a laminated piezoelectric element 12 bonded and arranged in two rows on an insulating substrate 11 made of ceramic, glass epoxy resin or the like, and cut by a dicing saw, a wire saw or the like. Further, a common electrode pattern 14 and an individual electrode pattern 15 are provided on the substrate 11, and the common electrode pattern 14 and the individual electrode pattern 15 are respectively connected to the piezoelectric element 1 via a conductive adhesive 16.
2 are connected to end electrodes 17 and 18 in which respective internal electrodes are alternately connected. The common electrode pattern 14 is electrically connected to each other by filling a conductive adhesive in a hole 19 provided in the frame member 13. Further, a frame member 13 serving as a liquid chamber supporting unit is joined so as to surround the periphery of the multilayer piezoelectric element 12. The substrate 11 is a spacer member (head holder) 21 serving as a head support member.
An FPC cable 22 in which a PCB substrate having a head driving IC and the like disposed and held in the spacer member 21 and each piezoelectric element 12 of the driving unit 1 are joined to each of the electrode patterns 14 and 15 is supported. Connected through.

【0004】液室ユニット2は、金属或いは樹脂の薄膜
からなる振動板23と、液室隔壁部材を構成する3層構
造のフォトレジストフィルムからなる感光性樹脂層2
4,25,26と、ノズル孔27を形成した金属,樹脂
等からなるノズルプレート28とを順次積層し、熱融着
して形成する。ノズルプレート28の表面には、撥水性
の表面処理膜である撥水膜29を形成し、この撥水膜2
9の周囲には撥水処理を施していない非撥水処理面30
を設けている。なお、これらの各部材によってノズル孔
27が連通する加圧液室31と、この加圧液室31の両
側に位置する共通インク室32,32と、共通インク室
32から加圧液室31へインクを供給するための流体抵
抗部となるインク供給路33,33を形成している。
The liquid chamber unit 2 includes a vibration plate 23 made of a thin film of metal or resin, and a photosensitive resin layer 2 made of a three-layer photoresist film constituting a liquid chamber partition member.
No. 4, 25, 26 and a nozzle plate 28 formed of metal, resin or the like in which the nozzle holes 27 are formed are sequentially laminated and formed by heat fusion. On the surface of the nozzle plate 28, a water-repellent film 29, which is a water-repellent surface treatment film, is formed.
Non-water-repellent treated surface 30 not subjected to water-repellent treatment around 9
Is provided. The pressurized liquid chamber 31 through which the nozzle holes 27 communicate with each other, common ink chambers 32, 32 located on both sides of the pressurized liquid chamber 31, and the common ink chamber 32 to the pressurized liquid chamber 31. Ink supply paths 33, 33 serving as fluid resistance portions for supplying ink are formed.

【0005】ノズルカバー(ヘッドカバー)3は、ノズ
ルプレート28の周縁部及びヘッド側面を覆う箱状に形
成したものであり、ノズルプレート28の撥水膜29に
対応して開口部を形成し、ノズルプレート28の非撥水
処理面30に接着剤にて接着接合している。また、この
インクジェットヘッドには、図示しないインクカートリ
ッジからのインクを液室に供給するため、スペーサ部材
21、基板11、フレーム部材13及び振動板23にそ
れぞれインク供給穴35〜38を設けている。
The nozzle cover (head cover) 3 is formed in a box shape to cover the periphery of the nozzle plate 28 and the side surface of the head, and has an opening corresponding to the water-repellent film 29 of the nozzle plate 28. The non-water-repellent surface 30 of the plate 28 is adhesively bonded with an adhesive. The ink jet head is provided with ink supply holes 35 to 38 in the spacer member 21, the substrate 11, the frame member 13, and the vibration plate 23 to supply ink from an ink cartridge (not shown) to the liquid chamber.

【0006】上述のような圧電素子12の機械的変位を
利用するインクジェット記録ヘッドでは、各圧電素子を
単独で駆動した場合の滴速度と、隣接する圧電素子が同
時に駆動された場合の滴速度の比、即ち、相互干渉によ
る滴速度の低下が、画像品質の劣化を招くという点で問
題となる。図7〜図9に示した構成の場合、圧電素子が
駆動された時に、各駆動用圧電素子には、隣接して非駆
動の圧電素子が配列されており、これが機械的相互干渉
を防止する支柱として作用するため、相互干渉はほとん
ど生じず、良好な印字品質が得られる。
[0006] In the ink jet recording head utilizing the mechanical displacement of the piezoelectric element 12 as described above, the drop velocity when each piezoelectric element is driven independently and the drop velocity when the adjacent piezoelectric elements are driven at the same time. A problem is that a drop in the ratio, i.e. the drop velocity due to mutual interference, leads to a deterioration of the image quality. In the case of the configuration shown in FIGS. 7 to 9, when the piezoelectric elements are driven, non-driven piezoelectric elements are arranged adjacent to each driving piezoelectric element, which prevents mechanical mutual interference. Since it acts as a support, there is almost no mutual interference, and good printing quality can be obtained.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】一方、インクジェット
記録装置では記録速度の向上の要望が強く、これに対応
するためにはノズル数を増加する必要がある。ノズル数
を増加すると、ヘッドのサイズが必然的に大きくなるた
め、ノズルの配列密度を向上し、ヘッドサイズの増加を
低減させる必要が生じる。図7〜図9に示した構成の場
合、圧電素子一列でのノズル密度は100dpi(25
4μmピッチ)であり、この時、溝、及び、圧電素子幅
は各々40μm,87μmである。
On the other hand, there is a strong demand for an ink jet recording apparatus to improve the recording speed, and in order to cope with this, it is necessary to increase the number of nozzles. Increasing the number of nozzles inevitably increases the size of the head. Therefore, it is necessary to improve the nozzle array density and reduce the increase in head size. In the case of the configuration shown in FIGS. 7 to 9, the nozzle density in one row of the piezoelectric element is 100 dpi (25 dpi).
At this time, the width of the groove and the width of the piezoelectric element are 40 μm and 87 μm, respectively.

【0008】ノズル密度を向上させる第一の方法は、
溝、及び、圧電素子の幅を小さくすることである。15
0dpiを達成する場合、溝、及び、圧電素子幅は各々
30〜40μm、44.5〜54.5μmとなる。また、
180dpiを達成する場合には、溝幅としても圧電素
子幅は35.5μmとなる。このような溝形成はダイシ
ンソー,ワイヤソー等での圧電素子切断加工時に圧電素
子が倒れるという問題が発生し、量産性の点から実現は
困難である。
[0008] The first way to increase the nozzle density is
The purpose is to reduce the width of the groove and the piezoelectric element. Fifteen
When achieving 0 dpi, the width of the groove and the width of the piezoelectric element are 30 to 40 μm and 44.5 to 54.5 μm, respectively. Also,
When achieving 180 dpi, the width of the piezoelectric element is 35.5 μm, even as the groove width. Such groove formation has a problem that the piezoelectric element falls down when the piezoelectric element is cut by a dicing saw, a wire saw, or the like, and is difficult to realize from the viewpoint of mass productivity.

【0009】第二の方法は、図7〜図9で示した圧電素
子の支柱部分を取り除くことである。150dpiの場
合、溝、及び、圧電素子幅は、一例として、各々69μ
m,100μmであり、加工上の制約は殆どない結果と
なる。但し、前述の支柱による相互干渉防止の効果が無
くなるため、単独駆動時と複数同時駆動時のインク滴速
度変化に起因する画像品質劣化が発生する。このため、
振動板の板厚を極端に薄くすると同時に、圧電素子への
印加電圧をあげたり、圧電素子の積層枚数を増加させる
等の必要が生じ、コスト高を引き起こすこととなる。
A second method is to remove the support columns of the piezoelectric element shown in FIGS. In the case of 150 dpi, the groove and the piezoelectric element width are, for example, 69 μm each.
m, 100 μm, which results in almost no processing restrictions. However, since the effect of preventing the mutual interference by the above-mentioned columns is lost, the image quality is degraded due to the change in the ink droplet speed during single driving and the simultaneous driving of a plurality of columns. For this reason,
At the same time as making the thickness of the diaphragm extremely thin, it becomes necessary to increase the voltage applied to the piezoelectric elements, increase the number of stacked piezoelectric elements, and so on, resulting in an increase in cost.

【0010】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなさ
れたもので、ノズル密度を向上させると共に相互干渉の
殆どないインクジェット記録ヘッドの構造を提供するこ
とにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a structure of an ink jet recording head which has an improved nozzle density and almost no mutual interference.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前述の相互干渉は、ほと
んどがヘッドの構成に起因する機械的カップリングであ
ることが確認されている。従って、相互干渉の少ないヘ
ッド構成は駆動部圧電素子の周辺を機械的に固定支持す
ることにより達成される。具体的には、不活性領域を有
する積層圧電素子を、不活性層部を切断することにより
2分割すると共にノズル列方向に複数の圧電素子に分割
すること、及び、前記不活性領域で分割された各列の圧
電素子を、ノズル配列方向に交互に駆動部と非駆動部と
して配置すると共に、各列の駆動部を千鳥状態に配置す
ること、及び、非駆動部に対応した振動板部を非駆動振
動板に固定することにより、相互干渉の少ないヘッド構
成が得られる。また、更なるノズル密度の向上、記録速
度向上のため、不活性領域を有する積層圧電素子を複数
個(N個)用いることにより、一列のノズル密度Mdp
iに対して、M×2Nのノズル密度の小型のヘッド構成
が得られる。
It has been confirmed that the above-mentioned mutual interference is almost entirely caused by mechanical coupling due to the configuration of the head. Therefore, a head configuration with little mutual interference is achieved by mechanically fixing and supporting the periphery of the driving piezoelectric element. Specifically, the laminated piezoelectric element having an inactive region is divided into two by cutting the inactive layer portion and divided into a plurality of piezoelectric elements in the nozzle row direction, and is divided by the inactive region. The piezoelectric elements of each row are alternately arranged as a driving section and a non-driving section in the nozzle arrangement direction, and the driving sections of each row are arranged in a staggered state, and a diaphragm section corresponding to the non-driving section is provided. By fixing to the non-driven diaphragm, a head configuration with little mutual interference can be obtained. Further, in order to further improve the nozzle density and the recording speed, by using a plurality (N) of laminated piezoelectric elements having an inactive region, the nozzle density Mdp in one row can be increased.
For i, a compact head configuration with a nozzle density of M × 2N is obtained.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】図1は、本発明によるインクジェ
ット記録ヘッドに用いられる駆動ユニットの構成を説明
するための平面図及び正面図で、図1(A)に示すよう
に、絶縁性基板11上には、共通電極14、個別電極パ
ターン15が形成されている。この絶縁性基板11に
は、図1(B)に示すように、積層圧電素子12が接着
剤等により接合される。この積層圧電素子12は、図8
の場合と異なり、中央部に不活性領域を持つ構造となっ
ている。積層圧電素子12は、図1(C)に示すよう
に、中央部の不活性領域がダイシングソーやワイヤソー
で溝加工40されて2分割されると共に、溝41で個別
の圧電素子に分割される。溝40には導電性接着剤42
が充填され、切断された電極を共通電極14として一体
化している。個別電極15は同じく導電性接着剤16
で、端面電極17,18と導電している。このように形
成された絶縁性基板11にはフレーム部材13が接着剤
で接合されて駆動ユニット1が完成する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a plan view and a front view for explaining the structure of a drive unit used in an ink jet recording head according to the present invention. As shown in FIG. A common electrode 14 and an individual electrode pattern 15 are formed thereon. As shown in FIG. 1B, a laminated piezoelectric element 12 is bonded to the insulating substrate 11 with an adhesive or the like. This laminated piezoelectric element 12 has the structure shown in FIG.
Unlike the above case, the structure has an inactive region in the center. As shown in FIG. 1C, the inactive region at the center of the laminated piezoelectric element 12 is divided into two by a groove processing 40 using a dicing saw or a wire saw, and is divided into individual piezoelectric elements by a groove 41. . A conductive adhesive 42 is provided in the groove 40.
And the cut electrodes are integrated as a common electrode 14. The individual electrodes 15 are also made of a conductive adhesive 16.
, And is electrically connected to the end face electrodes 17 and 18. The frame member 13 is bonded to the insulating substrate 11 thus formed with an adhesive to complete the drive unit 1.

【0013】図2は、図1に示した駆動ユニット1に、
図7〜図9で説明した液室ユニット2を接合した時の断
面構成を示す図(図3のII−II線拡大断面図)で、
全図を通して、同様の作用をする部分には、同一の参照
番号が付してある。
FIG. 2 shows the driving unit 1 shown in FIG.
FIG. 10 is a diagram showing a cross-sectional configuration when the liquid chamber units 2 described in FIGS. 7 to 9 are joined (an enlarged cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 3).
Throughout the drawings, parts having similar functions are denoted by the same reference numerals.

【0014】図3は、本発明によるインクジェット記録
ヘッドの個別の圧電素子と加圧液室31、及び、ノズル
27の位置関係を模式的に示すもので、溝40で偶数列
と奇数列に分割された積層圧電素子12は、駆動部と非
駆動部に交互に使用されるとともに、奇数列と偶数列の
駆動部に対応した加圧液室31、及び、ノズル27は千
鳥配列となるよう構成されている。また、振動板は偶
数,奇数列に対応した2個の突起部を有し、一方は駆動
される積層圧電素子12に接着剤等で固定され、他方は
非駆動の積層圧電素子12に固定されている。従って、
奇数側の一つの積層圧電素子12が駆動される場合、奇
数側の隣接する2つの積層圧電素子12、着目する積層
圧電素子12に隣接する一つの偶数側積層圧電素子12
の合計3個の積層圧電素子12が非駆動となり、支柱と
して作用する。
FIG. 3 schematically shows the positional relationship between the individual piezoelectric elements of the ink jet recording head according to the present invention, the pressurized liquid chamber 31, and the nozzle 27. The grooves 40 are divided into even rows and odd rows. The laminated piezoelectric elements 12 are alternately used for the drive unit and the non-drive unit, and the pressurized liquid chambers 31 and the nozzles 27 corresponding to the drive units in the odd and even rows are arranged in a staggered arrangement. Have been. The diaphragm has two projections corresponding to the even and odd rows, one of which is fixed to the driven laminated piezoelectric element 12 with an adhesive or the like, and the other of which is fixed to the non-driven laminated piezoelectric element 12. ing. Therefore,
When one odd-numbered laminated piezoelectric element 12 is driven, two odd-numbered adjacent laminated piezoelectric elements 12 and one even-numbered laminated piezoelectric element 12 adjacent to the laminated piezoelectric element 12 of interest
The three laminated piezoelectric elements 12 in total become non-driven and function as columns.

【0015】本ヘッド構成では、図7〜図9とほぼ同じ
長さの圧電素子を利用している。不活性層部で切断され
るため、活性部長さは約半分となるが、一方で列方向の
ピッチが約倍となるため、全体の圧電素子による加圧液
室での容積変化量はほぼ同等となる。また、加圧液室の
ピッチは図7〜図9の場合と比べて倍となるため、液室
形成時の加工精度や組み立て時のアライメント精度はゆ
るくなるという利点がある。
In this head configuration, a piezoelectric element having substantially the same length as that of FIGS. 7 to 9 is used. The length of the active part is about half as cut by the inactive layer part, but the pitch in the column direction is about twice as large, so the volume change in the pressurized liquid chamber by the entire piezoelectric element is almost the same Becomes Further, since the pitch of the pressurized liquid chamber is doubled as compared with the case of FIGS. 7 to 9, there is an advantage that the processing accuracy in forming the liquid chamber and the alignment accuracy in assembling are reduced.

【0016】(実施例1)積層圧電素子は一層30μm
で14層積層されたものを用いた。積層圧電素子12の
長さは2.7mmであり、活性部の長さは各1mm、端
部,中央部の不活性部の長さは各々0.2mm、0.3m
mとした。中央部溝40はダイシングソーにより幅10
0μmで切断した。また、ダイシングソーにより幅69
μm、ピッチ169μmで溝41を91本形成すること
により、幅100μmの積層圧電素子12を92個形成
した。液室ユニットは図7〜図9と同様の方法で形成
し、駆動ユニット1と接合した。この時、駆動板23の
積層圧電素子12との接合部の幅は60μmとし、長さ
は1.0mmとした。また、加圧液室31の長さ、幅は
各々1.2mm、260μmとした。加圧液室31にイ
ンクがない場合のノズル面の振動変位をレーザードップ
ラー振動計で、92個の積層圧電素子12を22Vol
tの電圧を同時に駆動して測定したところ、駆動素子の
変位0.16μmと比較して、0.01μmと非常に小さ
い変位が観測され、機械的相互干渉の小さいことが確認
された。また、粘度2.4c.pのインクを充填し、全
てのノズルからインクが噴射された状態で、同様にノズ
ル面の振動変位を測定したところ、その変位量は0.0
2μmと非常に小さいことがわかった。この時、単独に
一つの素子を駆動した場合のインク滴速度は7m/s、
全駆動の場合の滴速度は6.7m/sであり相互干渉に
よる滴速度低下率は95%と良好であることが確認され
た。
(Embodiment 1) A single layer piezoelectric element is 30 μm thick.
And 14 layers were used. The length of the laminated piezoelectric element 12 is 2.7 mm, the length of the active portion is 1 mm each, and the length of the inactive portions at the end and the center is 0.2 mm and 0.3 m, respectively.
m. The central groove 40 has a width of 10 with a dicing saw.
Cut at 0 μm. In addition, width 69 by dicing saw
By forming 91 grooves 41 with a pitch of 169 μm, 92 laminated piezoelectric elements 12 having a width of 100 μm were formed. The liquid chamber unit was formed in the same manner as in FIGS. At this time, the width of the joint of the drive plate 23 and the laminated piezoelectric element 12 was 60 μm, and the length was 1.0 mm. The length and width of the pressurized liquid chamber 31 were 1.2 mm and 260 μm, respectively. The vibration displacement of the nozzle surface when there was no ink in the pressurized liquid chamber 31 was measured using a laser Doppler vibrometer to measure 92 laminated piezoelectric elements 12 by 22 Vol.
When the voltage t was simultaneously driven and measured, a very small displacement of 0.01 μm was observed as compared with the displacement of 0.16 μm of the driving element, and it was confirmed that the mechanical mutual interference was small. In addition, a viscosity of 2.4 c. In a state where the ink of p was filled and the ink was ejected from all the nozzles, the vibration displacement of the nozzle surface was measured in the same manner, and the displacement amount was 0.0.
It was found to be as small as 2 μm. At this time, when one element is driven independently, the ink droplet speed is 7 m / s,
The drop speed in the case of full driving was 6.7 m / s, and it was confirmed that the drop speed reduction rate due to mutual interference was as good as 95%.

【0017】図4〜図6は本発明の他のインクジェット
記録ヘッド構成を説明するための図で、絶縁性基板11
上には図1の場合と同様の積層圧電素子12が2個並列
して接合される。また、絶縁性基板11にはスルーホー
ル43が形成されている。この時、スルーホール43は
各列の駆動部の圧電素子の配置に対応して、また、共通
電極に対応して設けられる。溝40によって2個の圧電
素子12の中央部不活性部が切断される。また、スルー
ホール43を避けて、さらに、2個の積層圧電素子を同
時に加工することにより、個別の積層圧電素子12を得
ている。溝40には導電性接着剤42が充填され、切断
された電極を共通電極14として一体化しており、共通
電極14端部のスルーホール43により裏面に電極が達
している。個別電極も同様にスルーホール43により裏
面に達している。このようにして得られた絶縁性基板1
1にはフレーム部材13が基板に接合され、駆動ユニッ
ト1となる。駆動ユニット1には図7〜図9と同様の方
法で形成された液室ユニット2が接合される。
FIGS. 4 to 6 are diagrams for explaining another configuration of the ink jet recording head of the present invention.
On the upper side, two laminated piezoelectric elements 12 similar to those in FIG. 1 are joined in parallel. Further, a through hole 43 is formed in the insulating substrate 11. At this time, the through holes 43 are provided corresponding to the arrangement of the piezoelectric elements of the driving units in each row and corresponding to the common electrode. The inactive portions at the center of the two piezoelectric elements 12 are cut by the grooves 40. Further, by avoiding the through hole 43 and simultaneously processing two laminated piezoelectric elements, individual laminated piezoelectric elements 12 are obtained. The groove 40 is filled with a conductive adhesive 42, and the cut electrode is integrated as the common electrode 14, and the electrode reaches the back surface through the through hole 43 at the end of the common electrode 14. Similarly, the individual electrodes reach the back surface through the through holes 43. Insulating substrate 1 thus obtained
1, the frame member 13 is joined to the substrate to form the drive unit 1. A liquid chamber unit 2 formed in the same manner as in FIGS. 7 to 9 is joined to the drive unit 1.

【0018】図6は、個別の圧電素子と加圧液室31、
及び、ノズル27の関係を模式的に示した図で、溝40
で偶数列と奇数列に分割された積層圧電素子12は、加
圧液室31、及び、ノズル27が千鳥配列となるよう構
成されており、図3の場合と同様に、着目する積層圧電
素子12に隣接する合計3個の積層圧電素子12が非駆
動となり、支柱として作用している。また、加圧液室に
対してノズル27の位置をずらすことにより、一列のノ
ズル密度の4倍のノズル密度を達成している。
FIG. 6 shows an individual piezoelectric element and a pressurized liquid chamber 31,
And a diagram schematically showing the relationship between the nozzle 27 and the groove 40.
The multi-layer piezoelectric element 12 divided into even rows and odd rows has a configuration in which the pressurized liquid chamber 31 and the nozzles 27 are arranged in a staggered arrangement. As in the case of FIG. A total of three laminated piezoelectric elements 12 adjacent to 12 are not driven and function as columns. Further, by shifting the position of the nozzle 27 with respect to the pressurized liquid chamber, a nozzle density four times the nozzle density in one row is achieved.

【0019】このようなノズル配列は、特に、黒印字の
場合について有効である。カラー印字の場合には、イン
ク供給路が個別に設けられているので、例えば、左側奇
数,偶数列をイエローに右側奇数,偶数列をマゼンタ用
にと使い分けることも可能であるが、その場合にはイエ
ローとマゼンタのノズル配列を同じにする必要がある。
一方、テキストが中心の黒印字の速度増加の要望は非常
に強く、このような場合にはノズル数の増加が必要なた
め、図6に示す構成が必要となる。
Such a nozzle arrangement is particularly effective for black printing. In the case of color printing, since the ink supply paths are provided separately, for example, it is possible to use the left odd and even columns for yellow and the right odd and even columns for magenta. Must have the same nozzle arrangement for yellow and magenta.
On the other hand, there is a strong demand for an increase in the speed of black printing centering on text, and in such a case, the number of nozzles needs to be increased, so the configuration shown in FIG. 6 is required.

【0020】各列の端部の圧電素子は、一方がフレーム
部材13に支持される。このため、フレーム部材13そ
のものの剛性そのものが圧電素子に比べて低いこと、及
び、フレーム部材13までの間隔がノズル列方向ピッチ
に比べて大きくて支柱としての効果が少ないことがわか
った。このため、各列の圧電素子の端部は非駆動部と
し、端部での噴射効率の低下を防止する必要がある。
One of the piezoelectric elements at the end of each row is supported by the frame member 13. For this reason, it was found that the rigidity of the frame member 13 itself was lower than that of the piezoelectric element, and that the distance to the frame member 13 was larger than the pitch in the nozzle row direction, and the effect as a support was small. For this reason, it is necessary to make the ends of the piezoelectric elements in each row a non-driving part, and to prevent a decrease in the injection efficiency at the ends.

【0021】(実施例2)絶縁性基板11として、板厚
1mmのAl23を用い、これに穴径1.0mmのスル
ーホールを形成した。積層圧電素子は実施例1と同じも
のを1mm離して配置した。中央部の溝40はダイシン
グソーにより幅100μmで切断した。また、幅50μ
m、ピッチ169μmで、スルーホール43を避ける形
で溝41を形成することにより、幅119μmの積層圧
電素子12を92個形成した。絶縁性基板には、図示し
ないFPCを用いて、ドライバーICの搭載されたPC
B基板に接続した。
Example 2 Al 2 O 3 having a thickness of 1 mm was used as an insulating substrate 11, and a through hole having a hole diameter of 1.0 mm was formed in the substrate. The same laminated piezoelectric element as in Example 1 was arranged 1 mm apart. The central groove 40 was cut with a dicing saw to a width of 100 μm. In addition, width 50μ
By forming the grooves 41 at a pitch of 169 μm and avoiding the through holes 43, 92 laminated piezoelectric elements 12 having a width of 119 μm were formed. A PC on which a driver IC is mounted is mounted on the insulating substrate using an FPC (not shown).
It was connected to the B substrate.

【0022】液室ユニットは実施例1と同様に形成し
た。但し、加圧液室31に対するノズル27の位置は、
一列で75dpi、4列で300dpiとなるよう配置
した。また、振動板23には突起を設け、着目する駆動
素子に対しての周囲の3個を非駆動となるように接合し
た。インクがある場合と、ない場合の相互干渉を測定し
た結果、実施例1と同じ結果が得られ、相互干渉による
滴速度低下率は95%と良好であることが確認された。
The liquid chamber unit was formed in the same manner as in the first embodiment. However, the position of the nozzle 27 with respect to the pressurized liquid chamber 31 is
The arrangement was such that one row had 75 dpi and four rows had 300 dpi. Further, a projection was provided on the diaphragm 23, and three peripheral elements around the driving element of interest were joined so as not to be driven. As a result of measuring the mutual interference with and without the ink, the same result as in Example 1 was obtained, and it was confirmed that the drop speed reduction rate due to the mutual interference was as good as 95%.

【0023】[0023]

【発明の効果】(請求項1,2,3,7)中央部に不活
性層を有する積層圧電素子を利用し、これを不活性層部
で2分割すると共に、列方向に個別の圧電素子に分割
し、各列の圧電素子を交互に駆動部と非駆動部とするこ
と、及び、各列の駆動が千鳥状に配列することにより、
高密度で相互干渉の少ないヘッドが実現できる。また、
非駆動部に対応した圧電素子部を、これに対応した振動
板部に設けた凸部と接合することにより、さらに相互干
渉の少ないヘッドが実現できる。さらに、各列の駆動素
子の両端を非駆動部とすることにより、端部での相互干
渉劣化が防止できる。
According to the present invention, a laminated piezoelectric element having an inactive layer in the center portion is used, divided into two by the inactive layer portion, and individual piezoelectric elements in the column direction. And the driving of each row is alternately arranged as a driving part and a non-driving part, and the driving of each row is arranged in a staggered manner.
A high-density head with little mutual interference can be realized. Also,
By joining the piezoelectric element portion corresponding to the non-drive portion to the projection provided on the corresponding diaphragm portion, a head with less mutual interference can be realized. Further, since both ends of the drive elements in each row are non-drive sections, mutual interference deterioration at the ends can be prevented.

【0024】(請求項4,5,6)中央部に不活性層を
有する積層圧電素子を複数個配置することにより、さら
に高速記録に対応した、高密度で相互干渉の少ないヘッ
ドが実現できる。また、圧電素子を固定する絶縁性基板
をスルーホール化することにより、ヘッドサイズの小型
化が達成できる。
By arranging a plurality of laminated piezoelectric elements each having an inactive layer in the center, a high-density, low-interference head that can cope with high-speed recording can be realized. Further, by making the insulating substrate for fixing the piezoelectric element into a through hole, a reduction in head size can be achieved.

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

【図1】 本発明によるインクジェット記録ヘッドに用
いられる駆動ユニットの構成を説明するための平面図及
び正面図である。
FIG. 1 is a plan view and a front view for explaining the configuration of a drive unit used in an ink jet recording head according to the present invention.

【図2】 図1に示した駆動ユニットに図7〜図9で説
明した液室ユニットを接合したときの断面構成を示す図
である。
FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional configuration when the liquid chamber unit described in FIGS. 7 to 9 is joined to the drive unit shown in FIG.

【図3】 本発明によるインクジェット記録ヘッドの個
別の圧電素子と加圧液室、及び、ノズルの位置関係を模
式的に示した図である。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a positional relationship between individual piezoelectric elements, a pressurized liquid chamber, and nozzles of an ink jet recording head according to the present invention.

【図4】 本発明の他のインクジェット記録ヘッドの構
成を説明するための図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of another inkjet recording head of the present invention.

【図5】 本発明の他のインクジェット記録ヘッドの構
成を説明するための図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of another inkjet recording head of the present invention.

【図6】 本発明の他のインクジェット記録ヘッドの構
成を説明するための図で、個別の圧電素子と加圧液室、
及び、ノズルの関係を模式的に示した図である。
FIG. 6 is a view for explaining the configuration of another ink jet recording head of the present invention, in which an individual piezoelectric element and a pressurized liquid chamber;
FIG. 4 is a diagram schematically showing a relationship between nozzles.

【図7】 本発明が適用されるインクジェット記録ヘッ
ドの一例を示す分解斜視図である。
FIG. 7 is an exploded perspective view showing an example of an inkjet recording head to which the present invention is applied.

【図8】 図7のノズル配列方向と直交する方向の要部
拡大断面図である。
8 is an enlarged sectional view of a main part in a direction orthogonal to the nozzle arrangement direction in FIG.

【図9】 図7のノズル配列方向の要部拡大断面図であ
る。
9 is an enlarged sectional view of a main part in the nozzle arrangement direction of FIG. 7;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…駆動ユニット、2…液室ユニット、3…ヘッドカバ
ー、11…絶縁性基板、12…圧電素子、13…フレー
ム部材、14…共通電極パターン、15…個別電極パタ
ーン、16…導電性接着剤、17,18…端面電極、1
9…穴、21…スペーサ、22…FPCケーブル、23
…振動板、24,25,26…感光性樹脂層、27…ノ
ズル孔、28…ノズルプレート、29…撥水膜、30…
非撥水処理面、31…加圧液室、32…共通液室、33
…インク供給路、35,36,37,38…インク供給
穴、40,41…溝、42…導電性接着剤、43…スル
ーホール。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Drive unit, 2 ... Liquid chamber unit, 3 ... Head cover, 11 ... Insulating substrate, 12 ... Piezoelectric element, 13 ... Frame member, 14 ... Common electrode pattern, 15 ... Individual electrode pattern, 16 ... Conductive adhesive, 17, 18 ... end face electrodes, 1
9 ... hole, 21 ... spacer, 22 ... FPC cable, 23
... vibrating plates, 24, 25, 26 ... photosensitive resin layers, 27 ... nozzle holes, 28 ... nozzle plates, 29 ... water-repellent films, 30 ...
Non-water-repellent surface, 31: pressurized liquid chamber, 32: common liquid chamber, 33
... Ink supply paths, 35, 36, 37, 38. Ink supply holes, 40, 41. Grooves, 42. Conductive adhesive, 43.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数のノズルに連なる複数の加圧液室の
一部を構成する振動板を、各振動板に対応して設けられ
た複数の圧電素子により変位させ、加圧液室内に発生す
る圧力上昇によりノズルよりインク滴を噴射するインク
ジェット記録ヘッドにおいて、固定基板上に設けられか
つ、中央部に不活性領域を有する積層圧電素子を、不活
性領域を分断する溝により2分割するとともに、これと
直角方向のノズル配列方向に複数の溝で分断することに
より個別の圧電素子としたことを特徴とするインクジェ
ット記録ヘッド。
1. A vibration plate constituting a part of a plurality of pressurized liquid chambers connected to a plurality of nozzles is displaced by a plurality of piezoelectric elements provided corresponding to each of the vibratory plates to generate a pressure in the pressurized liquid chamber. In an ink jet recording head that ejects ink droplets from nozzles due to a rise in pressure, a laminated piezoelectric element that is provided on a fixed substrate and has an inactive region in the center is divided into two by grooves that divide the inactive region. An ink jet recording head characterized in that individual piezoelectric elements are formed by dividing a plurality of grooves in a nozzle array direction at right angles to the above.
【請求項2】 前記不活性領域で分割された各列の圧電
素子は、ノズル配列方向に交互に駆動部と非駆動部とし
て配置されると共に、各列の駆動部が千鳥状態に配置さ
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
ット記録ヘッド。
2. The piezoelectric elements of each row divided by the inactive area are alternately arranged as a driving section and a non-driving section in a nozzle arrangement direction, and the driving sections of each row are arranged in a staggered state. The ink jet recording head according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記非駆動部に対応した圧電素子は振動
板に設けられた凸部により圧電素子に接合されているこ
とを特徴とする請求項1に記載のインクジェット記録ヘ
ッド。
3. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the piezoelectric element corresponding to the non-driving section is joined to the piezoelectric element by a projection provided on a diaphragm.
【請求項4】 前記中央部に不活性領域を有する積層圧
電素子が前記固定を基板上に複数個近接して配置されて
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
記録ヘッド。
4. The ink jet recording head according to claim 1, wherein a plurality of laminated piezoelectric elements having an inactive region in the central portion are arranged such that a plurality of the fixed members are arranged close to each other on a substrate.
【請求項5】 不活性領域を有する積層圧電素子数をN
個、一列のノズル密度をMdpiとした場合、ヘッド全
体でのノズル密度がM×2Nとなることを特徴とする請
求項4に記載のインクジェット記録ヘッド。
5. The number of laminated piezoelectric elements having an inactive region is N
5. The ink jet recording head according to claim 4, wherein when the nozzle density of each row is Mdpi, the nozzle density of the entire head is M × 2N.
【請求項6】 前記固定基板にスルーホールを有するこ
とを特徴とする請求項1または4に記載のインクジェッ
ト記録ヘッド。
6. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the fixed substrate has a through hole.
【請求項7】 各列の駆動素子の両端部を非駆動部とし
たことを特徴とする請求項1または4に記載のインクジ
ェット記録ヘッド。
7. The ink jet recording head according to claim 1, wherein both ends of the driving elements in each row are non-driving parts.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006228832A (en) * 2005-02-15 2006-08-31 Tdk Corp Piezoelectric device
JP2016196192A (en) * 2016-07-13 2016-11-24 株式会社東芝 Ink jet head

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