JP2002137384A - Ink jet recording head - Google Patents

Ink jet recording head

Info

Publication number
JP2002137384A
JP2002137384A JP2000332647A JP2000332647A JP2002137384A JP 2002137384 A JP2002137384 A JP 2002137384A JP 2000332647 A JP2000332647 A JP 2000332647A JP 2000332647 A JP2000332647 A JP 2000332647A JP 2002137384 A JP2002137384 A JP 2002137384A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ink
flow path
partition
distance
top surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000332647A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shin Ishikura
慎 石倉
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.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP2000332647A priority Critical patent/JP2002137384A/en
Publication of JP2002137384A publication Critical patent/JP2002137384A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/10Finger type piezoelectric elements

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink jet recording head in which ink drop ejection interval can be shortened without enlarging the size of the head. SOLUTION: The ink jet recording head 20 comprises a channel member 1 provided with ink channels 3 by juxtaposing a plurality of barrier walls 2 of piezoelectric ceramics, a frame body 11 provided on the side of the channel member 1 to form ink chambers 14 communicating with the ink channels 3, drive electrodes 4 formed on the side face of respective barrier walls 2, and a nozzle plate 10 bonded to the top face of each barrier wall 2 to cover at least the plurality of channels 3 and provided with ink ejection holes 9 communicating with the respective ink channels 3 wherein a relation 2h<=H is satisfied, assuming the distance from the top face of the barrier wall 2 to the bottom face of the channel 3 is h and the distance from the top face of the barrier wall 2 to the bottom face of the ink chamber 14 is H.

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、インク吐出孔から
インク滴を吐出して文字や画像を記録する各種プリンタ
ーや記録計、ファクシミリ、あるいは捺染分野や窯業分
野で文様形成等に用いられる記録機などの記録装置に搭
載されるインクジェット記録ヘッドに関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to various printers and recorders for recording characters and images by ejecting ink droplets from ink ejection holes, facsimile machines, and recording machines used for pattern formation in the printing and ceramic fields. And the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、マルチメディアの浸透に伴い、イ
ンパクト方式の記録装置に代わって、インクジェット方
式や熱転写方式を利用したノンインパクト方式の記録装
置が開発され、その利用範囲が各種産業分野及び一般家
庭分野において広がりつつある。
2. Description of the Related Art In recent years, with the spread of multimedia, a non-impact type recording device using an ink jet system or a thermal transfer system has been developed in place of an impact type recording device. It is expanding in the home sector.

【0003】かかるノンインパクト方式の記録装置のな
かでも、インクジェット方式を利用した記録装置は、多
階調化やカラー化が容易で、ランニングコストが低いこ
とから将来性が注目されている。
[0003] Among such non-impact type printing apparatuses, a printing apparatus using an ink jet system has attracted attention for its future potential because it is easy to increase the number of gradations and colors and the running cost is low.

【0004】図7(a)(b)にインクジェット方式を
利用した記録装置に用いられるインクジェット記録ヘッ
ドの一例を示すように、このインクジェット記録ヘッド
100(以下、単にヘッドという)は、厚み方向に分極
処理された圧電セラミック板の一方の主面(最も広い
面)に両端が開放された複数の溝を並設し、各溝をイン
クの流路83とするとともに、各溝間を仕切る壁を隔壁
82とした流路部材81と、上記各隔壁82の側面下半
分にそれぞれ形成された駆動用電極84と、上記各流路
83を覆うように各隔壁82の頂面に接合され、各流路
83と連通するインク吐出孔86を備えたノズル板85
と、上記流路部材81及びノズル板85の端部に接合さ
れ、上記各流路83と連通するインク室87を形成する
封止部材88と、上記各封止部材88に設けられたイン
ク供給孔89とからなり、上記隔壁82の両側面に形成
された駆動用電極84間に通電すると、隔壁82を形成
する圧電セラミックスは剪断モード変形を起こすととも
に、隔壁82は上下が拘束されていることから略「く」
の字状に屈曲変位させることができ、この隔壁82の変
位によって流路83内のインクを加圧してインク吐出孔
86よりインク滴を吐出するようになっていた。
FIGS. 7A and 7B show an example of an ink jet recording head used in a recording apparatus utilizing an ink jet system. As shown in FIG. A plurality of grooves, both ends of which are open, are juxtaposed on one main surface (the widest surface) of the processed piezoelectric ceramic plate, and each groove is used as an ink flow path 83, and a wall separating each groove is formed by a partition wall. 82, a driving electrode 84 formed on the lower half of the side surface of each partition 82, and a top surface of each partition 82 so as to cover each flow channel 83. Nozzle plate 85 having ink ejection holes 86 communicating with 83
And a sealing member 88 joined to the ends of the flow path member 81 and the nozzle plate 85 to form an ink chamber 87 communicating with the flow paths 83, and an ink supply provided in each of the sealing members 88. When current is applied between the driving electrodes 84 formed on both side surfaces of the partition wall 82, the piezoelectric ceramics forming the partition wall 82 undergo shear mode deformation, and the partition wall 82 is restricted vertically. From "ku"
The ink in the flow path 83 is pressurized by the displacement of the partition wall 82 to eject ink droplets from the ink ejection holes 86.

【0005】また、このインクジェット記録ヘッド10
0は、両側に設けられた封止部材88に備えるインク供
給孔89よりそれぞれ各インク室87内へインクを供給
することができるため、流路83内にインクが補充され
るまでの時間を短くでき、次のインク吐出が可能な状態
となるまでの時間を短縮することができるようになって
いた。なお、90は駆動用電極84の引出線である(特
開平9−94952号公報参照)。
The ink jet recording head 10
0 can supply the ink into each of the ink chambers 87 from the ink supply holes 89 provided in the sealing members 88 provided on both sides, so that the time until the ink is replenished in the flow path 83 is shortened. As a result, it is possible to reduce the time until the next ink ejection is possible. Reference numeral 90 denotes a lead wire of the driving electrode 84 (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-94952).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、図7(a)
(b)に示す従来のヘッド100は、インク室87の高
さM(隔壁82の頂面からインク室87の底面までの距
離)が流路83の高さm(隔壁82の頂面から流路83
の底面までの距離)と比較してそれ程深くないため、隔
壁82の端面から封止部材88の内壁面までの距離Nが
短いと、流路83内のインクを加圧した際に流路83の
開放端側に向かって発生した圧力波が封止部材88の内
壁面で反射されて流路83内に戻ってくるのであるが、
この場合、次のインク吐出のために発生させた圧力波と
の同期をうまくとらないと、インク滴の吐出速度が不安
定となったり、不要なインク滴を吐出させることにな
る。その為、安定したインク滴の吐出を行うには、封止
部材88の内側面で反射された反射波が流路83内に戻
ってくるのを待ち、次のインク吐出のために発生させた
圧力波との同期をとれば良いのであるが、反射波が流路
83内に戻ってくるのに時間がかかり、インク滴の吐出
間隔を短くできないといった課題があった。
FIG. 7 (a)
In the conventional head 100 shown in (b), the height M of the ink chamber 87 (the distance from the top surface of the partition wall 82 to the bottom surface of the ink chamber 87) is equal to the height m of the flow path 83 (flow from the top surface of the partition wall 82). Road 83
The distance N from the end face of the partition 82 to the inner wall surface of the sealing member 88 is short when the ink in the flow path 83 is pressurized. The pressure wave generated toward the open end side is reflected on the inner wall surface of the sealing member 88 and returns to the inside of the flow path 83.
In this case, if the synchronization with the pressure wave generated for the next ink ejection is not properly achieved, the ink droplet ejection speed becomes unstable or unnecessary ink droplets are ejected. Therefore, in order to perform stable ejection of ink droplets, it is necessary to wait for the reflected wave reflected on the inner surface of the sealing member 88 to return to the inside of the flow path 83 and generate the ink for the next ink ejection. It suffices to synchronize with the pressure wave, but there is a problem in that it takes time for the reflected wave to return to the inside of the flow path 83, and the interval between ink droplet ejections cannot be shortened.

【0007】これに対し、隔壁82の端面から封止部材
88の内壁面までの距離Nを長くすると、流路83内の
インクを加圧した際に流路83の開放端側に向かって発
生した圧力波をインク室87内で減衰させることができ
るため、流路83内へのインクの補充が完了すれば直ち
に流路83内のインクを加圧してインク滴を吐出させる
ことができ、インク滴の吐出間隔を短くすることができ
るのであるが、この場合、ヘッド100の長さが長くな
り小型化することができないといった不都合があった。
特に近年、鮮明なカラー画質を出すには、3種類や5種
類、さらにはそれ以上の異なる色のインクを用いるので
あるが、インクの数に応じて複数のヘッドを記録装置に
搭載しなければならず、その結果、一つのヘッド100
が大きいと、記録装置を小型化することができなかっ
た。
On the other hand, if the distance N from the end surface of the partition wall 82 to the inner wall surface of the sealing member 88 is increased, when the ink in the flow channel 83 is pressurized, the ink is generated toward the open end of the flow channel 83. Can be attenuated in the ink chamber 87, the ink in the flow path 83 can be immediately pressurized and ejected as soon as the replenishment of the ink in the flow path 83 is completed. Although the ejection interval of the droplets can be shortened, in this case, there is an inconvenience that the length of the head 100 is increased and the size cannot be reduced.
In particular, in recent years, in order to obtain clear color image quality, three, five, or even more different colors of ink are used. However, unless a plurality of heads are mounted on a printing apparatus according to the number of inks, However, as a result, one head 100
Is large, the recording apparatus cannot be downsized.

【0008】また、図7(a)(b)に示す従来のヘッ
ド100では、インク供給孔89が流路83の延長線上
に開口していることから、インク供給孔89より供給さ
れたインクの流れによって、インク供給孔89の近傍に
位置する流路83とインク供給孔89から離れた位置に
ある流路83とでは、流路83内のインクの流れや圧力
波の伝搬速度に差ができる恐れがあり、このような場
合、各インク吐出孔86から吐出されるインク滴の吐出
性能に悪影響を与える恐れもあった。
Further, in the conventional head 100 shown in FIGS. 7A and 7B, since the ink supply hole 89 is opened on the extension of the flow path 83, the ink supplied from the ink supply hole 89 can be removed. Due to the flow, there is a difference between the flow of ink in the flow path 83 and the propagation velocity of the pressure wave between the flow path 83 located near the ink supply hole 89 and the flow path 83 located at a position distant from the ink supply hole 89. In such a case, the ejection performance of the ink droplets ejected from each ink ejection hole 86 may be adversely affected.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記課
題に鑑み、圧電セラミックスからなる複数の隔壁を並設
し、該隔壁間をインクの流路とした流路部材と、上記流
路部材の側部に設けられ、上記流路と連通するインク室
を形成する枠体と、上記各隔壁の側面にそれぞれ形成さ
れた駆動用電極と、少なくとも上記各複数の流路を覆う
ように上記各隔壁の頂面に接合され、上記各流路と連通
するインク吐出孔を備えたノズル板とからなり、上記隔
壁の頂面から上記流路底面までの距離をh、上記隔壁の
頂面から上記インク室底面までの距離をHとした時、2
h≦Hの関係を満足するようにしてインクジェット記録
ヘッドを構成したものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems, the present invention provides a flow path member in which a plurality of piezoelectric ceramic partition walls are juxtaposed, and an ink flow path is provided between the partition walls. Are provided on the sides of the frame, and form a frame body that forms an ink chamber that communicates with the flow path, driving electrodes formed on the side surfaces of the partition walls, and the above-described respective electrodes so as to cover at least the plurality of flow paths. A nozzle plate that is joined to the top surface of the partition wall and has an ink discharge hole that communicates with each of the flow paths; a distance from the top surface of the partition wall to the bottom surface of the flow path is h; When the distance to the bottom of the ink chamber is H, 2
The ink jet recording head is configured so as to satisfy the relationship of h ≦ H.

【0010】特に、上記隔壁の頂面から上記流路底面ま
での距離hと、上記隔壁の頂面から上記インク室底面ま
での距離Hは、4h≦Hの関係を満足するようにするこ
とが好ましい。
In particular, the distance h from the top surface of the partition to the bottom surface of the flow path and the distance H from the top surface of the partition to the bottom surface of the ink chamber may satisfy the relationship of 4h ≦ H. preferable.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。
Embodiments of the present invention will be described below.

【0012】図1は本発明に係るインクジェット記録ヘ
ッドの一例を示す図で、(a)はその一部を破断した斜
視図、(b)は(a)のX−X線断面図であり、図2
(a)(b)は本発明に係るインクジェット記録ヘッド
の駆動原理を説明するための断面図である。
FIGS. 1A and 1B are views showing an example of an ink jet recording head according to the present invention. FIG. 1A is a perspective view with a part thereof cut away, and FIG. 1B is a sectional view taken along line XX of FIG. FIG.
(A) and (b) are cross-sectional views for explaining the driving principle of the inkjet recording head according to the present invention.

【0013】このインクジェット記録ヘッド20(以
下、単にヘッドという)は、絶縁性を有するセラミック
スやガラスからなり、その断面形状が長方形をした角柱
15の側面に、その長手方向に沿って、高さ方向に分極
処理した圧電セラミックスからなる複数の隔壁2を所定
の間隔を隔てて並設し、各隔壁2間をインクの流路3と
した流路部材1と、上記角柱15の主面両側にそれぞれ
設けられ、上記各流路3と連通するインク室14を形成
する枠体11と、各流路3及び各インク室14を覆うよ
うに各隔壁2の頂面及び各枠体11の頂面にそれぞれ接
合され、各流路3と連通するインク吐出孔9を備えたノ
ズル板10とからなり、各隔壁2の側面上半分にはそれ
ぞれ駆動用電強4を形成してある。
The ink jet recording head 20 (hereinafter, simply referred to as a head) is made of insulating ceramics or glass, and has a rectangular cross-section on a side surface of a rectangular prism 15 along a longitudinal direction and a height direction. A plurality of partition walls 2 made of piezoelectric ceramics polarized in parallel are arranged at predetermined intervals, and a flow path member 1 having an ink flow path 3 between the partition walls 2 is provided on both sides of the main surface of the prism 15. A frame 11 that is provided and forms an ink chamber 14 that communicates with each of the flow paths 3; and a top surface of each partition 2 and a top surface of each frame 11 that cover each flow path 3 and each ink chamber 14. Each of the partition walls 2 is formed with a nozzle plate 10 having an ink discharge hole 9 communicating with each of the flow paths 3.

【0014】上記枠体11は、その断面形状が略U字状
となるように構成してあり、枠体11の一方の側部を角
柱15の主面に接合するとともに、他方の側部頂面は、
隔壁2の頂面と同一高さとなるように構成してあり、枠
体11の端部には、インク室14内にインクを供給する
ためのインク供給孔12をそれぞれ形成してある。
The frame body 11 is configured so that its cross-sectional shape is substantially U-shaped. One side of the frame body 11 is joined to the main surface of the prism 15 and the other side has a top. The surface is
An ink supply hole 12 for supplying ink into the ink chamber 14 is formed at an end of the frame 11 at the same height as the top surface of the partition 2.

【0015】また、枠体11により形成されるインク室
14の底面は、隔壁2の頂面からの距離が、隔壁2の頂
面から流路3の底面までの距離より大きくなるようにし
てあり、隔壁2の頂面からインク室14の底面までの距
離をH、隔壁2の頂面から流路3の底面までの距離をh
とした時、2h≦Hの関係を満足するように構成してあ
る。
The bottom surface of the ink chamber 14 formed by the frame 11 is such that the distance from the top surface of the partition 2 is larger than the distance from the top surface of the partition 2 to the bottom surface of the flow path 3. The distance from the top surface of the partition 2 to the bottom surface of the ink chamber 14 is H, and the distance from the top surface of the partition 2 to the bottom surface of the flow path 3 is h.
, It is configured to satisfy the relationship of 2h ≦ H.

【0016】さらに、ノズル板10は、各流路2と連通
するインク案内孔6を備えた蓋部5と、上記インク案内
孔6と連通し、かつインク案内孔6より小径のノズル孔
8を備えたノズル部7とからなり、インク案内孔6及び
ノズル孔8を合わせてインク吐出孔9としてある。
Further, the nozzle plate 10 includes a lid 5 having an ink guide hole 6 communicating with each flow path 2 and a nozzle hole 8 communicating with the ink guide hole 6 and having a smaller diameter than the ink guide hole 6. The ink guide hole 6 and the nozzle hole 8 are combined to form an ink discharge hole 9.

【0017】なお、13は角柱17の一方の主面に形成
された駆動用電極4の引出線である。また、図示してい
ないが、流路3を形成する隔壁2の側面と角柱15の側
面、及び角柱15の主面には、駆動用電極4及び駆動用
電極4の引出線13を覆うように窒化珪素等の保護膜を
被着してあり、駆動用電極4や引出線13がインクによ
って腐食を受けることを防止するようにしてある。
Reference numeral 13 denotes a lead line of the driving electrode 4 formed on one main surface of the prism 17. Although not shown, the driving electrode 4 and the lead 13 of the driving electrode 4 are covered on the side surface of the partition wall 2 forming the flow path 3, the side surface of the prism 15, and the main surface of the prism 15. A protective film such as silicon nitride is applied to prevent the drive electrode 4 and the lead wire 13 from being corroded by the ink.

【0018】このヘッド20によりインク滴を吐出する
には、まず、インクとして顔料タイプの水性インクや油
性インクや水性染料インクあるいは紫外線硬化インク等
のインクを、不図示のインクタンクよりインク供給孔1
2に供給し、インク室10及び各流路3にインクを充填
する。この状態で、例えば図2(a)に示すように、駆
動用電極4b,4c及び駆動用電4h,4iにそれそれ負
極の電圧を、駆動用電極4a,4d,4g,4jに正極の
電圧を印加すると、隔壁2a及び隔壁2bを形成する圧
電セラミックスが剪断モード変形を起こすとともに、各
隔壁2a,2bは上下がそれぞれ拘束されていることか
ら流路3a側へ屈曲変位させることができ、隔壁2d及
び隔壁2eを形成する圧電セラミックスもまた剪断モー
ド変形を起こすとともに、各隔壁2d,2eは上下がそ
れぞれ拘束されていることから流路3d側へ屈曲変位さ
せることができるため、流路3a,3d内に充填された
インクをそれぞれ加圧して、インク吐出孔9よりインク
滴を吐出するようになっている。
In order to eject ink droplets from the head 20, first, an ink such as a pigment-type aqueous ink, an oil-based ink, an aqueous dye ink, or an ultraviolet-curable ink is supplied from an ink tank (not shown) to an ink supply hole 1.
2 to fill the ink chamber 10 and each flow path 3 with ink. In this state, for example, as shown in FIG. 2A, the negative electrodes are applied to the driving electrodes 4b and 4c and the driving electrodes 4h and 4i, and the positive voltages are applied to the driving electrodes 4a, 4d, 4g and 4j. Is applied, the piezoelectric ceramics forming the partition walls 2a and 2b undergo shear mode deformation, and the partition walls 2a and 2b can be bent and displaced toward the flow path 3a because the upper and lower walls are restrained, respectively. The piezoelectric ceramics forming the partition wall 2d and the partition wall 2e also undergo shear mode deformation, and since the partition walls 2d and 2e are respectively restrained up and down, they can be bent and displaced toward the flow channel 3d. The ink filled in 3d is pressurized, and ink droplets are ejected from the ink ejection holes 9.

【0019】次に、各駆動用電極4a〜4d,4g〜4
jへの通電を遮断すると、屈曲変位していた隔壁2a,
2b,2d,2eが弾性作用によって元の形状に戻り、流
路3a,3d内が減圧される結果、インク供給孔12か
らインクの導入が開始されることになり、さらに前述し
た駆動用雷極4a〜4d,4g〜4jへ正負を逆転して
電圧を印加すると、図2(b)に示すように隔壁2a,
2bが流路3aに対して外側へ屈曲変位するとともに、
隔壁2d,2eがインク流路3dに対して外側へ屈曲変
位するため、流路3a,3d内がさらに減圧されてイン
クが充填されることになる。そして、各駆動用電極4a
〜4d,4g〜4jへの通電を遮断すると、屈曲変位し
ていた隔壁2a,2b,2d,2eが弾性作用によって元
の形状に戻り、次のインクの吐出段階に入るようになっ
ており、これらの動作を順次繰り返すことでインク吐出
孔9からインク滴を連続的に吐出するようになってい
る。
Next, the driving electrodes 4a to 4d, 4g to 4
When the current to j is cut off, the partition walls 2a,
2b, 2d, 2e return to the original shape by the elastic action, and as a result the pressure inside the flow paths 3a, 3d is reduced. As a result, the introduction of ink from the ink supply hole 12 is started, and the above-mentioned driving lightning pole When a voltage is applied to 4a to 4d and 4g to 4j by reversing the positive and negative, as shown in FIG.
2b is bent outwardly with respect to the flow path 3a,
Since the partitions 2d and 2e are bent and displaced outward with respect to the ink flow path 3d, the pressure in the flow paths 3a and 3d is further reduced, and the ink is filled. Then, each driving electrode 4a
4d, 4g to 4j, the partition walls 2a, 2b, 2d, 2e, which have been bent and displaced, return to the original shape by the elastic action and enter the next ink ejection stage. By repeating these operations sequentially, ink droplets are continuously discharged from the ink discharge holes 9.

【0020】そして、本発明によれば、隔壁2の頂面か
らインク室14の底面までの距離Hと、隔壁2の頂面か
ら流路3の底面までの距離hとが、2h≦Hの関係を満
足するように構成してあることから、インク滴を吐出さ
せるために流路3内のインクを加圧した際にインク室1
4の方向に圧力波が発生したとしても、その圧力波をイ
ンク室14の底面方向に拡散・減衰させることができる
ため、隔壁2の端部から枠体11の内壁面までの距離L
を短くしても上記発力波が枠体11の内壁面で反射され
るのを防止することができ、ヘッド20を大幅に小型化
することができるとともに、ヘッド20を小型化しても
上述したように、流路3内に発生した圧力波を枠体11
の内壁面で反射されることがないため、流路3内にイン
クが充填されれば直ちに次のインク滴を吐出させること
が可能となり、インク滴の吐出間隔を大幅に短くするこ
とができる。
According to the present invention, the distance H from the top surface of the partition wall 2 to the bottom surface of the ink chamber 14 and the distance h from the top surface of the partition wall 2 to the bottom surface of the flow path 3 satisfy 2h ≦ H. The relationship is satisfied, so that when the ink in the flow path 3 is pressurized in order to eject ink droplets, the ink chamber 1
4 can be diffused and attenuated in the direction of the bottom surface of the ink chamber 14, the distance L from the end of the partition 2 to the inner wall surface of the frame 11 can be reduced.
Can be prevented from being reflected on the inner wall surface of the frame 11 even if the length of the head 20 is shortened, and the head 20 can be significantly reduced in size. As described above, the pressure wave generated in the flow path 3 is
Since the ink is not reflected by the inner wall surface of the ink, the next ink droplet can be ejected immediately after the ink is filled in the flow path 3, and the ejection interval of the ink droplet can be greatly reduced.

【0021】しかも、図1に示すヘッド20においても
流路3の両側にインク室14を備え、各インク室14に
はインクを供給するためのインク供給孔12を設けてあ
ることから、流路3内へのインクの補充時間を短くする
ことができ、インク滴の吐出間隔をより一層短くするこ
とができる。
In addition, the head 20 shown in FIG. 1 is also provided with ink chambers 14 on both sides of the flow path 3, and each ink chamber 14 is provided with an ink supply hole 12 for supplying ink. The time for refilling the ink into the ink droplets 3 can be shortened, and the interval between ink droplet ejections can be further reduced.

【0022】その為、このヘッド20を用いれば、記録
装置を小型化することが可能になるとともに、高速印字
が可能な記録装置を提供することができる。
Therefore, the use of the head 20 makes it possible to reduce the size of the recording device and to provide a recording device capable of high-speed printing.

【0023】また、本発明のヘッド20によれば、流路
3の底面を構成する角柱15は絶縁性を有するセラミッ
クスやガラスからなり、変位させたい隔壁2のみが圧電
セラミックスからなるため、図7(a)(b)に示す従
来のヘッド100のように、流路83の底面までが圧電
セラミックスにより形成されたものと違って誘電損失を
大幅に低減することができるため、隔壁2を変位させる
ための消費電力を低減することができるとともに、少な
い電力で隔壁2を変位させることができるため、隔壁2
の発熱を抑え、インクの劣化やインク滴の吐出に悪影響
を与えることを防止することができる。
According to the head 20 of the present invention, the prism 15 constituting the bottom surface of the flow path 3 is made of insulating ceramics or glass, and only the partition 2 to be displaced is made of piezoelectric ceramic. Unlike the conventional head 100 shown in (a) and (b), the dielectric loss can be greatly reduced unlike the case where the bottom surface of the flow path 83 is formed of piezoelectric ceramics. Power consumption can be reduced, and the partition wall 2 can be displaced with less power.
, The heat generation of the ink droplets can be suppressed, and it is possible to prevent the deterioration of the ink and the adverse effect on the ejection of the ink droplets.

【0024】さらに、本発明のヘッド20によれば、イ
ンク供給孔12を枠体11と角柱15とで構成される領
域に開口させることにより、インク供給孔12から供給
されたインクの流れが流路3内のインクの流れを阻害す
るようなことはなく、各流路3内に一様にインクを供給
することができるため、各流路3に連通するインク吐出
孔9からはバラツキなくインク滴を吐出することができ
る。
Further, according to the head 20 of the present invention, the ink supplied from the ink supply hole 12 is made to flow by opening the ink supply hole 12 in the region formed by the frame 11 and the prism 15. The ink can be supplied uniformly into each flow path 3 without obstructing the flow of the ink in the flow path 3. Drops can be ejected.

【0025】なお、図1のヘッド20では、流路3の両
側に備えるインク室14にそれぞれ連通する2つインク
供給孔12を設けた例を示したが、例えば、一方のイン
ク供給孔12をインク回収孔とし、他方のインク供給孔
12からインクを流路3へ供給してインク回収孔からイ
ンクを回収するようにしても良く、このような構造とす
ることで、流路3内が減圧された時にインク吐出孔9か
ら空気が流入し、流路3内に気泡が発生したとしても、
流路3内を循環させることにより気泡を取り除くことが
できるため、流路3内のインクを加圧した時に気泡の変
形によって圧力波が減衰され、インク滴の吐出速度や吐
出量が低下することを防止することができる。
In the head 20 shown in FIG. 1, two ink supply holes 12 communicating with the ink chambers 14 provided on both sides of the flow path 3 are shown. For example, one of the ink supply holes 12 is provided. The ink recovery hole may be used, and the ink may be supplied from the other ink supply hole 12 to the flow channel 3 to recover the ink from the ink recovery hole. With such a structure, the pressure in the flow channel 3 is reduced. Even when air flows in from the ink ejection holes 9 and bubbles are generated in the flow path 3,
Since bubbles can be removed by circulating in the flow path 3, when the ink in the flow path 3 is pressurized, the pressure wave is attenuated by the deformation of the bubbles, and the discharge speed and discharge amount of the ink droplets decrease. Can be prevented.

【0026】ところで、ヘッド20を小型化しつつ、イ
ンク滴の吐出間隔を短くするには、隔壁2の頂面からイ
ンク室14の底面までの距離Hと、隔壁2の頂面から流
路3の底面までの距離hとが、2h≦Hの関係を満足す
ることが重要である。即ち、隔壁2の頂面からインク室
14の底面までの距離Hと、隔壁2の頂面から流路3の
底面までの距離hとの関係が2h>Hであると、インク
滴を吐出させるために流路3内のインクを加圧した際に
インク室14の方向に発生した圧力波をインク室14の
底面方向に拡散させたとしてもインク室14内で十分に
減衰させることができず、枠体11の内壁面で圧力波が
反射され、反射波が流路3内に戻ってくるため、次のイ
ンク吐出のために発生させた圧力波との同期をとらなけ
ればならなくなり、インク滴の吐出間隔を短くすること
ができないからである。なお、より好ましくは、隔壁2
の頂面から流路3の底面までの距離hと、隔壁2の頂面
からインク室14の底面までの距離Hは、4h≦Hの関
係を満足するようにすることが良い。
By the way, in order to shorten the interval between ink droplets while miniaturizing the head 20, the distance H from the top surface of the partition 2 to the bottom surface of the ink chamber 14 and the distance H from the top surface of the partition 2 to the flow path 3 It is important that the distance h to the bottom surface satisfies the relationship of 2h ≦ H. That is, if the relationship between the distance H from the top surface of the partition wall 2 to the bottom surface of the ink chamber 14 and the distance h from the top surface of the partition wall 2 to the bottom surface of the flow path 3 is 2h> H, ink droplets are ejected. Therefore, even if the pressure wave generated in the direction of the ink chamber 14 when the ink in the flow path 3 is pressurized is diffused in the direction of the bottom surface of the ink chamber 14, it cannot be sufficiently attenuated in the ink chamber 14. Since the pressure wave is reflected on the inner wall surface of the frame body 11 and the reflected wave returns to the inside of the flow path 3, it is necessary to synchronize with the pressure wave generated for the next ink ejection. This is because the ejection interval of the droplet cannot be shortened. In addition, more preferably, the partition 2
The distance h from the top surface to the bottom surface of the flow path 3 and the distance H from the top surface of the partition wall 2 to the bottom surface of the ink chamber 14 may satisfy the relationship of 4h ≦ H.

【0027】次に、図1に示すヘッド20の製造方法に
ついて説明する。
Next, a method of manufacturing the head 20 shown in FIG. 1 will be described.

【0028】まず、アルミナ、ジルコニア、フォルステ
ライト、ジルコン、コージライト等を主成分とする絶縁
セラミックスやガラスからなる断面形状が長方形をした
角柱15を用意する。
First, a prism 15 having a rectangular cross section made of insulating ceramics or glass mainly composed of alumina, zirconia, forsterite, zircon, cordierite or the like is prepared.

【0029】そして、この角柱15の側面に、厚み方向
に分極処理した、チタン酸ジルコン酸鉛、ランタンチタ
ン酸ジルコン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛あるいはこ
れらの混合物を主成分とする長尺状の圧電性セラミック
板を、エポキシ系接着剤にて接合する。
On the side surface of the prism 15, a long piezoelectric material mainly composed of lead zirconate titanate, lead lanthanum titanate zirconate, lead magnesium niobate, or a mixture thereof is polarized. Functional ceramic plates are joined with an epoxy adhesive.

【0030】次に、平面研削にて、上記圧電セラミック
板の端面を切り欠いて側面形状を台形状とした後、ダイ
ヤモンドブレードにて圧電セラミック板に、角柱15の
主面に垂直な方向に延びる溝を角柱15の長手方向に沿
って等間隔に並設し、各溝をインクの流路3とするとと
もに、各溝間を仕切る壁を隔壁2とした流路部材1を形
成する。
Next, after the end face of the piezoelectric ceramic plate is cut off to form a trapezoidal side surface by surface grinding, the piezoelectric ceramic plate is extended by a diamond blade in a direction perpendicular to the main surface of the prism 15. The grooves are arranged at regular intervals along the longitudinal direction of the prism 15, and the flow path member 1 is formed in which each groove is used as an ink flow path 3 and a wall that partitions between the grooves is a partition 2.

【0031】なお、角柱15を形成する材質としては、
消費電力等をそれほど考慮する必要がない時は、チタン
酸ジルコン酸鉛、ランタンチタン酸ジルコン酸鉛、マグ
ネシウムニオブ酸鉛あるいはこれらの混合物を主成分と
する圧電セラミックスを用いても良く、角柱15として
圧電セラミックスを用いる場合、角柱15に、その側面
に垂直な方向の分極処理を施しておき、角柱15の一方
の側面における長手方向端面を平面研削にて切り欠いて
テーパ面を形成した後、テーパ面が形成された角柱15
の側面にダイヤモンドブレードにて主面に垂直な方向に
延びる溝を角柱15の長手方向に沿って等間隔に並設す
ることにより流路部材1を形成すれば良い。
The material for forming the prism 15 is as follows.
When it is not necessary to consider power consumption or the like so much, a piezoelectric ceramic having lead zirconate titanate, lead zirconate lanthanum titanate, lead magnesium niobate or a mixture thereof as a main component may be used. In the case of using piezoelectric ceramics, the prism 15 is subjected to a polarization treatment in a direction perpendicular to the side surface, and the longitudinal end surface on one side surface of the prism 15 is cut out by plane grinding to form a tapered surface. Prismatic prism 15 with surface formed
The channel member 1 may be formed by arranging grooves extending in a direction perpendicular to the main surface with a diamond blade at equal intervals along the longitudinal direction of the prism 15 on the side surfaces of the prism.

【0032】次いで、上記各隔壁2の側面上半分及び角
柱15の側面(流路3の底面)並びに角柱15の一方の
主面に、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティ
ング法、CVD法等の膜形成手段にて、アルミニウム、
パラジウム、ニッケル、金、銅などからなる金属膜を被
着し、隔壁2の側面上半分に形成した金属膜を駆動用電
極4とするとともに、上記駆動用電極4と連通し、角柱
15の側面(流路3の底面)から角柱15の一方の主面
に形成された金属膜を駆動用電極4の引出線13とした
後、さらに、駆動用電極4及び引出線13を覆うよう
に、流路3を構成する隔壁2の側面及び角柱15の側面
並びに角柱15の一方の主面に、蒸着法、スパッタリン
グ法、イオンプレーティング法、CVD法等の膜形成手
段にて、窒化珪素等からなる保護膜(不図示)を被着す
る。
Next, the upper half of the side wall of each of the partition walls 2 and the side surface of the prism 15 (the bottom surface of the flow path 3) and one main surface of the prism 15 are formed on the main surface of the prism 15 by vapor deposition, sputtering, ion plating, CVD, or the like. Aluminum,
A metal film made of palladium, nickel, gold, copper, or the like is deposited, and the metal film formed on the upper half of the side surface of the partition wall 2 is used as the driving electrode 4 and communicates with the driving electrode 4 to form a side surface of the prism 15. After the metal film formed on one main surface of the prism 15 from the (bottom of the flow path 3) is used as the lead 13 of the driving electrode 4, the flow is further covered so as to cover the driving electrode 4 and the lead 13. The side surfaces of the partition walls 2 and the side surfaces of the prisms 15 and the one main surface of the prisms 15 constituting the path 3 are made of silicon nitride or the like by a film forming means such as an evaporation method, a sputtering method, an ion plating method, and a CVD method. A protective film (not shown) is applied.

【0033】しかる後、角柱15の主面両側に、断面形
状が略U字状をした枠体11を配置し、上記枠体11の
一方の側部頂面が隔壁2の頂面と同一平面上に位置する
ように位置決めした後、上記枠体11の他方の側部を角
柱15の主面にエポキシ系やシリコン系の接着剤にて気
密に接合することにより、枠体11と角柱15とで構成
される空間をインク室14とする。
Thereafter, a frame 11 having a substantially U-shaped cross section is disposed on both sides of the main surface of the prism 15, and the top of one side of the frame 11 is flush with the top of the partition 2. After being positioned so as to be positioned above, the other side of the frame 11 is air-tightly bonded to the main surface of the prism 15 with an epoxy-based or silicon-based adhesive to form the frame 11 and the prism 15 together. Is defined as an ink chamber 14.

【0034】なお、枠体11を形成する材質としては、
特に限定するものではないが、ポリカーボネイト、ポリ
イミド、ポリサルフォンなどの樹脂が安価でかつ加工性
の点で好適であり、さらには金属やセラミックスを用い
ても構わない。
The material for forming the frame 11 is as follows.
Although not particularly limited, resins such as polycarbonate, polyimide, and polysulfone are suitable in terms of cost and workability, and metals and ceramics may be used.

【0035】次いで、隔壁2の頂面及び枠体11の頂面
にノズル板10を接合するのであるが、まず、ステンレ
ス、ニッケル系合金、モリブデン等の金属や、アルミ
ナ、ジルコニア、フォルステライト、ジルコン、コージ
ライト等を主成分とするセラミックス、あるいはガラス
やポリカーボネート、ポリイミド、ポリサルフォン等の
樹脂からなる薄板状の蓋部5を、該蓋部5のインク案内
孔6が流路3の中央に位置するように位置合わせした
後、上記蓋部5を隔壁2の頂面及び枠体11の頂面にエ
ポキシ系やシリコン系の接着剤を介して接合し、さら
に、蓋部5上にポリイミド、ポリサルフォン等の樹脂か
らなる薄板状のノズル部7をエポキシ系やシリコン系の
接着剤にて接合した後、ノズル部7にエキシマレーザー
等のレーザー加工によって蓋部5のインク案内孔6と連
通するノズル孔8を開口させてインク吐出孔9を形成す
ることにより図1に示すヘッド20を得ることができ
る。
Next, the nozzle plate 10 is joined to the top surface of the partition wall 2 and the top surface of the frame body 11. First, metals such as stainless steel, nickel-based alloy, molybdenum, alumina, zirconia, forsterite, zircon A thin plate-shaped lid 5 made of ceramics containing cordierite or the like as a main component, or a resin such as glass, polycarbonate, polyimide, or polysulfone is positioned such that the ink guide hole 6 of the lid 5 is located at the center of the flow path 3. After the alignment, the lid 5 is joined to the top surface of the partition wall 2 and the top surface of the frame body 11 via an epoxy-based or silicon-based adhesive, and further, polyimide, polysulfone, or the like is placed on the lid 5. After joining the thin plate-shaped nozzle portion 7 made of the above resin with an epoxy-based or silicon-based adhesive, the nozzle portion 7 is laser-processed with an excimer laser or the like. Can be obtained head 20 shown in FIG. 1 by a nozzle hole 8 communicating with an ink guide hole 6 of the lid 5 is opened to form ink discharge holes 9.

【0036】次に、本発明に係るインクジェット記録ヘ
ッドの他の実施形態について説明する。
Next, another embodiment of the ink jet recording head according to the present invention will be described.

【0037】図3に示すヘッド20は、高さ方向に分極
処理を施した圧電セラミックスからなる2つの壁2a,
2bを、互いの分極方向が対向するように当接させ、エ
ポキシ系やシリコン系の接着剤で接合することにより隔
壁2を形成するとともに、上記隔壁2の側面全体に駆動
用電極4を形成する以外は、図1に示すヘッド20と同
様の構造をしたもので、このような構造とすることで、
駆動用電極4に通電すれば、隔壁2を形成する2つの壁
2a,2bをそれぞれ剪断モード変形させることができ
るとともに、2つの壁2a,2bの接合部が弾性変形し
易い接着層からなるため、図1に示すヘッド20と比較
して隔壁2を大きく屈曲変位させることができ、インク
滴の吐出速度や吐出量を高めることができる。
The head 20 shown in FIG. 3 has two walls 2a and 2a made of piezoelectric ceramics which are polarized in the height direction.
The partition walls 2 are brought into contact with each other so that their polarization directions are opposed to each other, and are joined with an epoxy-based or silicon-based adhesive to form the partition walls 2, and the driving electrodes 4 are formed on the entire side surfaces of the partition walls 2. Except for this, the head has the same structure as the head 20 shown in FIG. 1.
When the drive electrode 4 is energized, the two walls 2a and 2b forming the partition wall 2 can be deformed in the shear mode, respectively, and the joint between the two walls 2a and 2b is formed of an adhesive layer that is easily elastically deformed. In addition, compared with the head 20 shown in FIG. 1, the partition wall 2 can be largely bent and displaced, and the discharge speed and the discharge amount of the ink droplet can be increased.

【0038】図4に示すヘッド20は、図1に示すヘッ
ド20の枠体11の側部頂面を、隔壁2の頂面より若干
低くし、隔壁2の頂面及び枠体11の側部頂面にノズル
板10を接合した時、ノズル板10の端部を湾曲させ、
インク吐出孔9を有するノズル板10の中央が突出する
ような構造としてある。このような構造とすることで、
記録用紙がノズル板10と接触したとしても記録用紙を
スムーズに送ることができるため、紙詰まりを起こすこ
とを効果的に防止することができる。
The head 20 shown in FIG. 4 has the side top surface of the frame 11 of the head 20 shown in FIG. 1 slightly lower than the top surface of the partition wall 2, and the top surface of the partition wall 2 and the side portion of the frame body 11. When the nozzle plate 10 is joined to the top surface, the end of the nozzle plate 10 is curved,
The structure is such that the center of the nozzle plate 10 having the ink discharge holes 9 protrudes. With such a structure,
Even if the recording paper comes into contact with the nozzle plate 10, the recording paper can be smoothly fed, so that a paper jam can be effectively prevented.

【0039】図5に示すヘッド21は、図1に示すヘッ
ド20の流路部材1を2つ用意し、各流路部材1の引出
線13が形成されていない主面同士を対向させ、スペー
サ22を介して接合するとともに、スペーサ22の上部
に断面形状がU字状の枠体23を配置して、該枠体23
及び2つの流路部材1により形成される空間をインク室
24とするとともに、2つの流路部材1の引出線13が
形成された主面には、略U字状をした枠体11をそれぞ
れ接合して、枠体11と流路部材1とで形成される空間
をインク室14とし、各流路3とインク室14,24を
覆うように隔壁2の頂面及び枠体11の頂面にノズル板
10を接合したもので、上記ノズル板10には、2つの
流路部材1に形成された各流路3と連通するインク吐出
孔9を形成してある。
The head 21 shown in FIG. 5 is prepared by preparing two flow path members 1 of the head 20 shown in FIG. 1, and making the main surfaces of the flow path members 1 on which the lead-out lines 13 are not formed face each other. 22 and a frame 23 having a U-shaped cross section is disposed above the spacer 22.
A space formed by the two flow path members 1 is defined as an ink chamber 24, and a substantially U-shaped frame 11 is formed on the main surface of the two flow path members 1 where the lead lines 13 are formed. The space formed by the frame body 11 and the flow path member 1 is joined to form an ink chamber 14, and the top surface of the partition wall 2 and the top surface of the frame body 11 cover the flow paths 3 and the ink chambers 14 and 24. The nozzle plate 10 is formed with ink discharge holes 9 communicating with the respective flow paths 3 formed in the two flow path members 1.

【0040】このヘッド21によれば、小型でありなが
らノズル板9には多数のインク吐出孔9を形成すること
ができるため、一度に多くの文字や画像を形成すること
ができ、印刷時間を短縮することができるとともに、ド
ット間隔を狭めることができるため、画素密度の高いヘ
ッドとすることができる。
According to the head 21, although a large number of ink ejection holes 9 can be formed in the nozzle plate 9 while being small, many characters and images can be formed at once, and the printing time can be reduced. Since the length can be reduced and the dot interval can be narrowed, a head having a high pixel density can be obtained.

【0041】図6に示すヘッド31は、図1の枠体11
を備えた流路部材1を4つ用意し、各流路部材1同士を
スペーサ32を介して接合し、各流路部材1の流路3と
インク室14を一体的に覆う大きさを有するノズル板9
を、各流路部材1の隔壁2の頂面及び枠体11の頂面に
接合したもので、ノズル板10には、各流路部材1に形
成された流路3と連通するインク吐出孔9を形成してあ
る。
The head 31 shown in FIG. 6 corresponds to the frame 11 shown in FIG.
Are prepared, and each of the flow path members 1 is joined to each other via a spacer 32 so as to integrally cover the flow path 3 and the ink chamber 14 of each of the flow path members 1. Nozzle plate 9
Are joined to the top surface of the partition wall 2 of each flow path member 1 and the top surface of the frame body 11, and the nozzle plate 10 has ink ejection holes communicating with the flow paths 3 formed in each flow path member 1. 9 is formed.

【0042】このヘッド31によれば、枠体11を備え
た各流路部材1が独立していることから、各流路部材1
の流路3とインク室14に異なる色のインクを充填すれ
ば、小型でありながら4種類のインクを吐出させること
ができ、カラー印刷が可能なヘッドとすることができ、
また、各流路部材1の流路3とインク室14に同色のイ
ンクを充填すれば、一度に多くの文字や画像を形成する
ことができ、印刷時間を短縮することが可能なヘッドと
することができる。
According to this head 31, since each flow path member 1 provided with the frame 11 is independent, each flow path member 1
By filling the flow path 3 and the ink chamber 14 with inks of different colors, it is possible to eject four types of inks in a small size, and to obtain a head capable of color printing.
Also, if the same color ink is filled in the flow path 3 and the ink chamber 14 of each flow path member 1, a large number of characters and images can be formed at once, and the printing time can be reduced. be able to.

【0043】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明はこれらの構造だけに限定されるものではな
く、例えばノズル板9を蓋部5とノズル部7をそれぞれ
接合して構成した例を示したが、セラミックスや金属あ
るいはガラスや樹脂の単体で形成したものであっても良
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば、変更や改
良できることは言うまでもない。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these structures. For example, an example in which the nozzle plate 9 is formed by joining the lid 5 and the nozzle 7 respectively. However, it is needless to say that it may be formed of a single substance of ceramics, metal, glass, or resin, and may be changed or improved without departing from the gist of the present invention.

【0044】[0044]

【実施例】(実施例1)以下、図1に示すヘッド20の
具体的について説明する。
(Embodiment 1) Hereinafter, a specific example of the head 20 shown in FIG. 1 will be described.

【0045】まず、50mm×10mm×2mmのアル
ミナセラミックスからなる角柱15を用意し、この角柱
15の側面(50mm×2mm)上に、11mm×2m
m×0.5mmの板状をなし、厚み方向に分極処理した
チタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする4枚の圧電セラミ
ック板を、分極方向を揃えて一直線上に並べ、エポキシ
系接着剤にて貼り付け、次いで、平面研削盤にて圧電セ
ラミック板の端面を切り欠いて、角柱15の側面とのな
す角が45°のテーパー面とすることにより、その側面
形状を台形状とした後、圧電セラミック板の上面を研削
して高さが0.45mmとなるように揃えた。
First, a prism 15 made of alumina ceramic of 50 mm × 10 mm × 2 mm was prepared, and 11 mm × 2 m was placed on the side (50 mm × 2 mm) of the prism 15.
Four piezoceramic plates, each composed of lead zirconate titanate having a plate shape of mx 0.5 mm and polarized in the thickness direction, are arranged in a straight line in the same polarization direction, and the epoxy adhesive is used. Then, the end face of the piezoelectric ceramic plate was cut out with a surface grinder to form a taper surface having an angle of 45 ° with the side surface of the prism 15, so that the side surface shape was trapezoidal. The upper surface of the piezoelectric ceramic plate was ground so that the height became 0.45 mm.

【0046】次に、厚みが70μmのダイヤモンドブレ
ードを用いて、上記圧電セラミック板に、深さ0.45
mm、ピッチ0.141mmの溝を284本形成し、各
溝をインクの流路3とするとともに、各溝間を仕切る壁
を隔壁2とした流路部材1を形成した。
Next, using a diamond blade having a thickness of 70 μm, a depth of 0.45
A flow path member 1 was formed in which 284 grooves having a pitch of 0.141 mm were formed and each groove was used as a flow path 3 for the ink, and a wall separating each groove was a partition wall 2.

【0047】次いで、各隔壁2の側面上半分に真空蒸着
法によってアルミニウムの金属膜を被着して駆動用電極
4を形成するとともに、角柱15の主面及び側面端部に
真空蒸着法によってアルミニウムの金属膜を被着して駆
動用電極4の引出線13をそれぞれ形成した後、駆動用
電極4とその引出線13を覆う窒化珪素の保護膜Sを被
着した。
Next, an aluminum metal film is applied to the upper half of the side surface of each partition 2 by vacuum evaporation to form the driving electrode 4, and aluminum is formed on the main surface and side edges of the prism 15 by vacuum evaporation. After forming the lead lines 13 of the driving electrode 4 by depositing the metal film described above, a protective film S of silicon nitride covering the driving electrode 4 and the lead lines 13 was deposited.

【0048】次に、断面形状が略U字状をなし、その肉
厚が0.3mm、内径の曲率半径が0.7mm、一方の
側部の高さ(インク室14の底面から頂面までの距離)
が5mm、他方の側部の高さ(インク室14の底面から
頂面までの距離)が3.5mm、長さが50mmであ
る、ポリサルフォン製の枠体11を用意し、高さが5m
mの側部の頂面が、隔壁2の頂面と同一平面上に位置す
るように位置決めし、高さが3.5mmの側部を角柱1
5の主面にエポキシ系接着剤にて気密に接合し、枠体1
1と角柱15で形成される空間をインク室10とした。
Next, the cross-sectional shape is substantially U-shaped, the thickness is 0.3 mm, the radius of curvature of the inner diameter is 0.7 mm, and the height of one side (from the bottom surface to the top surface of the ink chamber 14). Distance)
Is 5 mm, the height of the other side (the distance from the bottom surface to the top surface of the ink chamber 14) is 3.5 mm, the length is 50 mm, and a polysulfone frame 11 is prepared. The height is 5 m.
m is positioned such that the top surface of the side portion of the m is located on the same plane as the top surface of the partition wall 2, and the side portion having a height of 3.5 mm is
5 is airtightly bonded to the main surface with an epoxy-based adhesive,
The space formed by 1 and the prism 15 was defined as an ink chamber 10.

【0049】なお、このヘッド20の隔壁2の頂面から
流路2の底面までの距離hは、上述したように、0.4
5mmであり、隔壁2の頂面からインク室14の底面ま
での距離Hは、5mmであることから、2h<Hの関係
を満足するものである。
The distance h from the top surface of the partition wall 2 of the head 20 to the bottom surface of the flow path 2 is 0.4 as described above.
5 mm, and the distance H from the top surface of the partition 2 to the bottom surface of the ink chamber 14 is 5 mm, so that the relationship of 2h <H is satisfied.

【0050】しかる後、外形寸法が50mm×7mm×
0.07mmの板状をなし、各流路3と連通する直径6
0μm程度のインク案内孔6を有するニッケル−鉄合金
製の蓋部5を、隔壁2の頂面及び枠体11の頂面にエポ
キシ系接着剤により接合し、さらに蓋部5上に、50m
m×6mm×0.04mmの板状をしたポリイミド樹脂
製のノズル部7をエポキシ系接着剤にて接合し、次いで
エキシマレーザーによって、各インク案内孔6と連通す
るノズル孔8を開口させることによりヘッド20を製作
した。
After that, the outer dimensions are 50 mm × 7 mm ×
It has a plate shape of 0.07 mm and has a diameter of 6 communicating with each flow path 3.
A lid 5 made of a nickel-iron alloy having an ink guide hole 6 of about 0 μm is joined to the top surface of the partition wall 2 and the top surface of the frame 11 with an epoxy-based adhesive.
A nozzle section 7 made of polyimide resin having a plate shape of mx 6 mm x 0.04 mm is joined with an epoxy adhesive, and then a nozzle hole 8 communicating with each ink guide hole 6 is opened by an excimer laser. The head 20 was manufactured.

【0051】そして、このヘッド20のインク吐出孔9
の列が主走査方向となるようにヘッド20を記録装置に
搭載し、インク滴を吐出しながら記録用紙を副走査方向
に送ることにより、主走査方向に180dpi、副走査
方向に360dpiの画素密度で記録用紙上に線、格子
模様及び文字などからなる所定の単色テストパターンを
記録した。
The ink discharge holes 9 of the head 20
The head 20 is mounted on the recording apparatus so that the row of the recording medium is in the main scanning direction, and the recording paper is fed in the sub-scanning direction while ejecting ink droplets. Then, a predetermined single-color test pattern composed of lines, a lattice pattern, characters, and the like was recorded on the recording paper.

【0052】具体的には、記録用紙上に記録されたテス
トパターンから100cm2の領域を抜き出し、画像認
識を利用した寸法測定機を用いて測定領域における全イ
ンク滴の直径を計測して、各インク滴の直径の平均値及
び標準偏差を算出し、さらに上記計測時に、インク滴の
吐出不良に基づく記録不良箇所を観察し、その個数を数
えた。
More specifically, an area of 100 cm 2 was extracted from the test pattern recorded on the recording paper, and the diameters of all the ink droplets in the measurement area were measured using a dimensional measuring device utilizing image recognition. The average value and the standard deviation of the diameters of the ink droplets were calculated, and at the time of the above measurement, recording failure spots based on the ink droplet ejection failure were observed, and the number thereof was counted.

【0053】それぞれの結果は表1に示す通りである。The results are as shown in Table 1.

【0054】なお、上記記録用紙には、インク滴の径を
測定する際に正確性を期すため、表層をシリカと有機バ
インダーで被覆した45mm幅のロール状のインクジェ
ット専用コート紙を用い、上記テストパターンが副走査
方向に360dpiの画素密度で記録されるように、前
記隔壁2に形成された駆動用電極4に印加される信号電
圧の周波数20kHzとし、記録用紙の送り速度とを同
期させて記録を行った。
In order to ensure accuracy in measuring the diameter of ink droplets, the recording paper used was a roll-form coated paper having a width of 45 mm having a surface layer coated with silica and an organic binder. The signal voltage applied to the driving electrode 4 formed on the partition 2 is set at a frequency of 20 kHz so that the pattern is recorded at a pixel density of 360 dpi in the sub-scanning direction, and the recording is performed in synchronization with the feeding speed of the recording paper. Was done.

【0055】また、比較例として、隔壁2の頂面からイ
ンク室14の底面までの距離Hを0.8mmとし、2h
>Hの関係を有するヘッドを用意して同様の実験を行っ
た。
As a comparative example, the distance H from the top surface of the partition wall 2 to the bottom surface of the ink chamber 14 was set to 0.8 mm, and 2 h
A similar experiment was conducted by preparing a head having a relationship of> H.

【0056】[0056]

【表1】 [Table 1]

【0057】この結果、比較例のヘッドは、隔壁2の頂
面からインク室14の底面までの距離Hと、隔壁2の頂
面から流路3の底面までの距離hとの関係が2h>Hで
あり、また、隔壁2の端面から枠体11の内壁面までの
距離Lが1.4mmと狭いため、インクを吐出させるた
めに流路3内のインクを加圧した時に発生するインク室
14方向の圧力波をインク室14内で減衰させることが
できないため、5μsecでインク滴の吐出を行うと、
枠体11の内壁面で反射された反射波の影響によって次
のインク滴の吐出に悪影響を与え、インク滴の平均直径
や標準偏差が大きく、また記録不良個所の個数も多かっ
た。
As a result, in the head of the comparative example, the relationship between the distance H from the top of the partition 2 to the bottom of the ink chamber 14 and the distance h from the top of the partition 2 to the bottom of the flow path 3 is 2h> H, and the distance L from the end face of the partition wall 2 to the inner wall surface of the frame 11 is as small as 1.4 mm, so that the ink chamber generated when the ink in the flow path 3 is pressurized in order to eject the ink. Since the pressure wave in the 14 direction cannot be attenuated in the ink chamber 14, if the ink droplet is ejected in 5 μsec,
The ejection of the next ink droplet was adversely affected by the influence of the reflected wave reflected on the inner wall surface of the frame 11, the average diameter and standard deviation of the ink droplet were large, and the number of defective recordings was large.

【0058】これに対し、本発明のヘッド20は、隔壁
2の端面から枠体11の内壁面までの距離Lが1.4m
mと狭いものの、隔壁2の頂面からインク室14の底面
までの距離Hと、隔壁2の頂面から流路3の底面までの
距離hとが2h≦Hの関係を有することから、インクを
吐出させるために流路3内のインクを加圧した時にイン
ク室14方向の圧力波が発生したとしてもインク室14
内で減衰させることができ、5μsecの速さでインク
滴を吐出させたとしてもインク滴の平均直径や標準偏差
が小さく、また記録不良個所の個数も極めて少なくでき
るため、インク滴を安定して吐出させることができるこ
とが判る。 (実施例2)そこで、実施例1におけるヘッド20にお
いて、隔壁2の頂面からインク室14の底面までの距離
Hと、隔壁2の頂面から流路3の底面までの距離hとの
関係を異ならせ、実施例1と同様の実験を行った。
On the other hand, in the head 20 of the present invention, the distance L from the end face of the partition wall 2 to the inner wall surface of the frame 11 is 1.4 m.
m, the distance H from the top surface of the partition wall 2 to the bottom surface of the ink chamber 14 and the distance h from the top surface of the partition wall 2 to the bottom surface of the flow path 3 have a relationship of 2h ≦ H. Even if a pressure wave in the direction of the ink chamber 14 is generated when the ink in the flow path 3 is pressurized to discharge
The average diameter and standard deviation of the ink droplets are small even when the ink droplets are ejected at a speed of 5 μsec, and the number of defective recording locations can be extremely small, so that the ink droplets can be stably formed. It can be seen that ejection can be performed. (Embodiment 2) Therefore, in the head 20 in Embodiment 1, the relationship between the distance H from the top surface of the partition wall 2 to the bottom surface of the ink chamber 14 and the distance h from the top surface of the partition wall 2 to the bottom surface of the flow path 3. And the same experiment as in Example 1 was performed.

【0059】結果は表2に示す通りである。The results are as shown in Table 2.

【0060】[0060]

【表2】 [Table 2]

【0061】この結果、試料No.1のように、隔壁2
の頂面からインク室14の底面までの距離Hと、隔壁2
の頂面から流路3の底面までの距離hとの比(H/h)
が2未満では、インク滴の平均直径や標準偏差が大き
く、また記録不良個所の個数も200個以上と多かっ
た。
As a result, the sample No. Partition wall 2 as in 1
And the distance H from the top surface of the ink chamber 14 to the bottom surface of the ink chamber 14.
(H / h) from the distance h from the top surface to the bottom surface of the flow path 3
Is less than 2, the average diameter and standard deviation of the ink droplets are large, and the number of defective recording locations is as large as 200 or more.

【0062】これに対し、試料No.2〜6に示すよう
に、隔壁2の頂面からインク室14の底面までの距離H
と、隔壁2の頂面から流路3の底面までの距離hとの比
(H/h)を2以上とすれば、インク滴の平均直径や標
準偏差を小さくでき、特に見た目に問題となる記録不良
個所の個数を少なくできることが判る。特に、隔壁2の
頂面からインク室14の底面までの距離Hと、隔壁2の
頂面から流路3の底面までの距離hとの比(H/h)を
4以上とすれば、記録不良個所の個数を100個以下と
することができ、好ましいことが判る。
On the other hand, the sample No. As shown in 2 to 6, the distance H from the top surface of the partition wall 2 to the bottom surface of the ink chamber 14 is shown.
If the ratio (H / h) of the distance h from the top surface of the partition wall 2 to the bottom surface of the flow path 3 (H / h) is set to 2 or more, the average diameter and the standard deviation of the ink droplets can be reduced, which is particularly problematic in appearance. It can be seen that the number of defective recording locations can be reduced. In particular, if the ratio (H / h) of the distance H from the top surface of the partition wall 2 to the bottom surface of the ink chamber 14 and the distance h from the top surface of the partition wall 2 to the bottom surface of the flow path 3 is 4 or more, recording is performed. The number of defective portions can be reduced to 100 or less, which is preferable.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上のように、本発明のインクジェット
記録ヘッドによれば、圧電セラミックスからなる複数の
隔壁を並設し、該隔壁間をインクの流路とした流路部材
と、上記流路部材の側部に設けられ、上記流路と連通す
るインク室を形成する枠体と、上記各隔壁の側面にそれ
ぞれ形成された駆動用電極と、少なくとも上記各複数の
流路を覆うように上記各隔壁の頂面に接合され、上記各
流路と連通するインク吐出孔を備えたノズル板とからな
り、上記隔壁の頂面から上記流路底面までの距離をh、
上記隔壁の頂面から上記インク室底面までの距離をHと
した時、2h≦Hの関係を満足するようにしたことか
ら、ヘッドを大型化することなくインク室の容積を確保
し、流路内のインクを加圧した時に発生するインク室方
向の圧力波をインク室で拡散・減衰させることができる
ため、インク滴の吐出間隔を短くすることができる。
As described above, according to the ink jet recording head of the present invention, a plurality of partition walls made of piezoelectric ceramics are juxtaposed, and a flow path member having an ink flow path between the partition walls; A frame provided on a side portion of the member and forming an ink chamber communicating with the flow path, a driving electrode formed on a side surface of each of the partition walls, and at least the plurality of flow paths so as to cover the plurality of flow paths. A nozzle plate that is joined to the top surface of each partition and has an ink ejection hole that communicates with each of the flow paths, and the distance from the top surface of the partition to the bottom of the flow path is h,
When the distance from the top surface of the partition wall to the bottom surface of the ink chamber is H, the relationship of 2h ≦ H is satisfied, so that the volume of the ink chamber is secured without increasing the size of the head, The pressure wave in the direction of the ink chamber, which is generated when the ink in the ink chamber is pressurized, can be diffused and attenuated in the ink chamber, so that the ejection interval of the ink droplet can be shortened.

【0064】特に、上記隔壁の頂面から上記流路底面ま
での距離hと、上記隔壁の頂面から上記インク室底面ま
での距離Hは、4h≦Hの関係を満足するようにすれ
ば、流路内のインクを加圧した時に発生するインク室方
向の圧力波をインク室でより効果的に拡散・減衰させる
ことができるため、インク滴の吐出間隔をより一層短く
することができる。
In particular, if the distance h from the top of the partition to the bottom of the flow path and the distance H from the top of the partition to the bottom of the ink chamber satisfy the relationship of 4h ≦ H, Since the pressure wave in the ink chamber direction generated when the ink in the flow path is pressurized can be more effectively diffused and attenuated in the ink chamber, the ejection interval of the ink droplet can be further shortened.

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

【図1】本発明に係るインクジェット記録ヘッドを示す
図で、(a)はその一部を破断した斜視図、(b)は
(a)のX−X線断面図である。
FIGS. 1A and 1B are views showing an inkjet recording head according to the present invention, wherein FIG. 1A is a perspective view with a part thereof cut away, and FIG. 1B is a sectional view taken along line XX of FIG.

【図2】(a)(b)は本発明に係るインクジェット記
録ヘッドの駆動原理を説明するための断面図である。
FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views for explaining a driving principle of an ink jet recording head according to the present invention.

【図3】本発明に係るインクジェット記録ヘッドの他の
例を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating another example of the inkjet recording head according to the present invention.

【図4】本発明に係るインクジェット記録ヘッドの他の
例を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing another example of the inkjet recording head according to the present invention.

【図5】本発明に係るインクジェット記録ヘッドの応用
例を示す一部を破断した斜視図である。
FIG. 5 is a partially cutaway perspective view showing an application example of the ink jet recording head according to the present invention.

【図6】本発明に係るインクジェット記録ヘッドの他の
応用例を示す一部を破断した斜視図である。
FIG. 6 is a partially broken perspective view showing another application example of the ink jet recording head according to the present invention.

【図7】従来のインクジェット記録ヘッドを示す図で、
(a)はその一部を破断した斜視図、(b)は(a)の
X−X線断面図である。
FIG. 7 is a diagram showing a conventional inkjet recording head.
(A) is a perspective view with a part thereof cut away, and (b) is a cross-sectional view taken along line XX of (a).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:流路部材 2:隔壁 3:流路 4:駆動用電極
5:蓋部 6:インク案内孔 7:ノズル部 8:ノズル孔 9:
インク吐出孔 10:ノズル板 11:枠体 12:インク供給孔 1
3:駆動用電極の引出線 14:インク室 15:角柱 20:インクジェット記
録ヘッド H:隔壁の頂面からインク室の底面までの距離 h:隔壁の頂面から流路の底面までの距離 L:隔壁の端面から枠体の内壁面までの距離
1: Flow path member 2: Partition wall 3: Flow path 4: Driving electrode
5: Lid 6: Ink guide hole 7: Nozzle 8: Nozzle 9:
Ink ejection hole 10: Nozzle plate 11: Frame 12: Ink supply hole 1
3: Leader line of drive electrode 14: Ink chamber 15: Prismatic column 20: Ink jet recording head H: Distance from top of partition to bottom of ink chamber h: Distance from top of partition to bottom of flow path L: Distance from the end face of the partition to the inner wall of the frame

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】圧電セラミックスからなる複数の隔壁を並
設し、該隔壁間をインクの流路とした流路部材と、上記
流路部材の側部に設けられ、上記各流路と連通するイン
ク室を形成する枠体と、上記各隔壁の側面にそれぞれ形
成された駆動用電極と、少なくとも上記各流路を覆うよ
うに上記各隔壁の頂面に接合され、上記各流路と連通す
るインク吐出孔を備えたノズル板とからなり、上記隔壁
の頂面から上記流路底面までの距離をh、上記隔壁の頂
面から上記インク室底面までの距離をHとした時、2h
≦Hの関係を満足するようにしたことを特徴とするイン
クジェット記録ヘッド。
A plurality of partition walls made of piezoelectric ceramics are juxtaposed, and a flow path member having an ink flow path between the partition walls is provided on a side portion of the flow path member and communicates with each of the flow paths. A frame body that forms the ink chamber, drive electrodes formed on the side surfaces of each of the partition walls, and a top surface of each of the partition walls so as to cover at least each of the flow paths, and communicate with each of the flow paths. A nozzle plate having ink ejection holes, wherein h is the distance from the top surface of the partition to the bottom surface of the flow path, and H is the distance from the top surface of the partition to the bottom surface of the ink chamber.
An ink jet recording head satisfying a relationship of ≦ H.
【請求項2】上記隔壁の頂面から上記流路底面までの距
離hと、上記隔壁の頂面から上記インク室底面までの距
離Hとが、4h≦Hの関係を満足するようにしたことを
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. A distance h from the top surface of the partition to the bottom surface of the flow path and a distance H from the top surface of the partition to the bottom surface of the ink chamber satisfy a relationship of 4h ≦ H. The ink jet recording head according to claim 1, wherein:
JP2000332647A 2000-10-31 2000-10-31 Ink jet recording head Pending JP2002137384A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000332647A JP2002137384A (en) 2000-10-31 2000-10-31 Ink jet recording head

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000332647A JP2002137384A (en) 2000-10-31 2000-10-31 Ink jet recording head

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002137384A true JP2002137384A (en) 2002-05-14

Family

ID=18808826

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000332647A Pending JP2002137384A (en) 2000-10-31 2000-10-31 Ink jet recording head

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002137384A (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009096041A (en) * 2007-10-16 2009-05-07 Sharp Corp Ink jet head and ink jet head device
JP2009178959A (en) * 2008-01-31 2009-08-13 Sharp Corp Inkjet head, and manufacturing method thereof
JP2015166196A (en) * 2015-07-02 2015-09-24 株式会社東芝 Ink jet head
CN104972748A (en) * 2014-04-02 2015-10-14 株式会社东芝 Inkjet printer head
JP2015196345A (en) * 2014-04-02 2015-11-09 株式会社東芝 Ink jet printer head
JP2015196344A (en) * 2014-04-02 2015-11-09 株式会社東芝 Ink jet printer head
US9682553B2 (en) 2014-07-30 2017-06-20 Kabushiki Kaisha Toshiba Inkjet head having a plurality of lid members connected to nozzles and an inkjet apparatus having the inkjet head
JP2017185817A (en) * 2017-06-05 2017-10-12 株式会社東芝 Ink jet printer head and ink jet printer

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009096041A (en) * 2007-10-16 2009-05-07 Sharp Corp Ink jet head and ink jet head device
JP2009178959A (en) * 2008-01-31 2009-08-13 Sharp Corp Inkjet head, and manufacturing method thereof
CN104972748A (en) * 2014-04-02 2015-10-14 株式会社东芝 Inkjet printer head
JP2015196345A (en) * 2014-04-02 2015-11-09 株式会社東芝 Ink jet printer head
JP2015196344A (en) * 2014-04-02 2015-11-09 株式会社東芝 Ink jet printer head
EP2952350A1 (en) * 2014-04-02 2015-12-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Inkjet printer head
US9421768B2 (en) 2014-04-02 2016-08-23 Kabushiki Kaisha Toshiba Inkjet printer head
US9561652B2 (en) 2014-04-02 2017-02-07 Kabushiki Kaisha Toshiba Inkjet printer head
US9682553B2 (en) 2014-07-30 2017-06-20 Kabushiki Kaisha Toshiba Inkjet head having a plurality of lid members connected to nozzles and an inkjet apparatus having the inkjet head
US10052871B2 (en) 2014-07-30 2018-08-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Inkjet head having a plurality of lid members connected to nozzles and an inkjet apparatus having the inkjet head
JP2015166196A (en) * 2015-07-02 2015-09-24 株式会社東芝 Ink jet head
JP2017185817A (en) * 2017-06-05 2017-10-12 株式会社東芝 Ink jet printer head and ink jet printer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6729716B2 (en) Liquid drop jet head and ink jet recording apparatus
KR0144654B1 (en) Ink jet head
JP4385656B2 (en) Liquid ejecting head and manufacturing method thereof
JP2002137384A (en) Ink jet recording head
JP2004001366A (en) Liquid ejection head and liquid ejector
JP2001246745A (en) Ink-jet recording head
KR100320689B1 (en) Lipuid ejecting method and liquid ejecting head
JPH11309877A (en) Ink jet recording head and ink jet recorder
JP2005034998A (en) Liquid ejection head
JP2001277499A (en) Ink jet recording head
JP2003072090A (en) Liquid drop ejection head and its manufacturing method, micro device, ink cartridge, and ink jet recorder
JP2001162795A (en) Ink jet recording head
JPH10202871A (en) Ink jet recording heat and manufacture thereof
JP2004174950A (en) Ink jet recording head
JPH09226112A (en) Ink jet recording head
JP4498643B2 (en) Droplet discharge head, method for manufacturing the same, ink cartridge, and image recording apparatus
JP3730165B2 (en) Inkjet recording apparatus and recording method
JP2005153243A (en) Liquid jetting head, its manufacturing method and liquid jetting apparatus
JP2008265198A (en) Inkjet recording head, and manufacturing method for inkjet recording head
JP4560983B2 (en) Electrostatic inkjet head
JPH0957966A (en) Ink jet head and ink jet recording apparatus
JP2002321361A (en) Ink jet recording head
JP2002326351A (en) Head chip
JP2001277504A (en) Ink jet head and method for manufacturing the same
JPH06143564A (en) Ink jet head