JP2003039669A - Ink jet recording head - Google Patents

Ink jet recording head

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JP2003039669A
JP2003039669A JP2001235871A JP2001235871A JP2003039669A JP 2003039669 A JP2003039669 A JP 2003039669A JP 2001235871 A JP2001235871 A JP 2001235871A JP 2001235871 A JP2001235871 A JP 2001235871A JP 2003039669 A JP2003039669 A JP 2003039669A
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JP
Japan
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island
piezoelectric vibrator
diaphragm
ink jet
recording head
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001235871A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoru Hida
悟 飛田
Toshitaka Ogawa
俊孝 小川
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Koki Holdings Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Koki 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 an ink jet recording head which is highly reliable by surely bonding piezoelectric vibrators and islands, and has stable ink jet characteristics by uniforming compliances of pressure generation chambers as much as possible. SOLUTION: In the ink jet recording head for jetting ink drops from nozzle openings by directly deforming a diaphragm by the expansion and contraction of piezoelectric vibrators, the diaphragm is made an island part having at least one or more recessed parts formed by etching to islands formed by etching a metal thin film. When the piezoelectric vibrators are bonded to the islands, a necessary or larger amount of an adhesive escapes to grooves as the recessed parts set on the islands and is prevented from flowing out to the diaphragm. Compliances of pressuring regions of the pressure generation chambers can be uniformed accordingly.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、印字信号に応じてイン
ク滴を噴射して、記録紙等の記録媒体上に文字や画像を
形成するインクジェット記録装置に用いるインクジェッ
ト記録ヘッドに関するもので、より詳細には、インク滴
を噴射するための圧力発生室の一壁面を形成し、圧電振
動子の伸縮を圧力発生室に伝達する振動板の構成に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording head used in an ink jet recording apparatus for forming characters and images on a recording medium such as recording paper by ejecting ink droplets according to a print signal. More specifically, the present invention relates to a configuration of a diaphragm that forms one wall surface of a pressure generating chamber for ejecting ink droplets and transmits expansion and contraction of a piezoelectric vibrator to the pressure generating chamber.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、記録ヘッドの記録密度の向上を図
るため、ノズル開口列のピッチを小さくする傾向にあ
る。このため、シリコン単結晶のウェハーを異方性エッ
チングし、これに他の方法で製作されたノズルプレート
や振動板を接着剤で固定して流路ユニットを構成し、こ
れに圧電変換器の変位を伝達して圧力を発生させ、イン
ク滴をノズル開口から噴射させるように構成されてい
る。圧力発生室の配列密度が大きくなると、圧力発生室
の幅が極めて小さくなるため、圧力発生室の長手方向全
体を効率的に変形させる必要上、弾性変形可能な薄板で
形成された振動板に、圧力発生室の長手方向に延びる凸
部、所謂アイランド部を形成し、このアイランド部を介
して圧電変換器の変位を振動板に伝達している。
2. Description of the Related Art In recent years, in order to improve the recording density of recording heads, there is a tendency to reduce the pitch of nozzle opening rows. For this reason, a silicon single crystal wafer is anisotropically etched, and a nozzle plate or diaphragm manufactured by another method is fixed to this with an adhesive to form a flow path unit. Is transmitted to generate pressure, and ink droplets are ejected from the nozzle openings. When the arrangement density of the pressure generating chambers becomes large, the width of the pressure generating chambers becomes extremely small. Therefore, in order to efficiently deform the entire length direction of the pressure generating chambers, the diaphragm formed of an elastically deformable thin plate, A convex portion extending in the longitudinal direction of the pressure generating chamber, that is, a so-called island portion is formed, and the displacement of the piezoelectric transducer is transmitted to the diaphragm through the island portion.

【0003】このような振動板としては、金属薄板の一
方の表面に、ロールコート法や、スプレー法等により高
分子材料層を形成し、金属の薄板をエッチングしてアイ
ランド部を形成し、このエッチングにより露出した高分
子材料層をダイアフラム部としたものが提案されてい
る。
As such a vibrating plate, a polymer material layer is formed on one surface of a metal thin plate by a roll coating method, a spray method or the like, and the metal thin plate is etched to form an island portion. It has been proposed to use a polymer material layer exposed by etching as a diaphragm portion.

【0004】しかしながら、インク流路を形成する際の
接着作業工程の際、振動子の当接する面におけるアイラ
ンド部の平面度が、振動板の板厚のバラツキ、流路ユニ
ットを形成する時やヘッドハウジングに接着固定する時
に生じる接着硬化歪み等により、0〜10μm程度変形
する。一方、圧電振動子の先端も、圧電材料と電極を焼
成する時に変形を生じる。焼成時の変形を防止する策と
して、特許第2987944号などに開示されている様
に、ダミー電極を設ける事で変形を抑える工夫などが上
げられるが、先端部のそりを0〜5μm以下に抑える事
は難しい。バラツキを抑えるためには、圧電振動子の先
端を研磨する等の工程が必要となり、コストアップを強
いられる。このような状態においても、アイランド部と
圧電振動子先端間のギャップは、部品精度上最小0から
最大15μmのバラツキが生じる。このため、接着剤塗
布量が少なければ、最大ギャップの箇所では接着されな
かったり、或いは接着が不十分で連続印刷中に接着部が
剥がれてしまい、圧電振動子の変位を伝達することがで
きず、最悪インクの吐出不良となり、ヘッドの信頼性を
損なうことになる。従って、前記の様な最大ギャップが
生じてもアイランド部との接合を確実にするためには、
圧電振動子の先端に接着剤を多めに塗布しておくことが
考えられる。しかし、前記ギャップの狭い箇所において
は、圧電振動子の先端に一様に塗布された接着剤の一部
が、アイランドの側面を伝わりダイアフラム部へ流れ出
してしまう。ギャップのばらつきによってダイアフラム
部に接着剤が流れ出す量も変動し、流れ出した接着剤が
ダイアフラム部上で硬化することで、ダイアフラムの柔
らかさであるコンプライアンスがばらつき、結果的に各
圧力発生室のコンプライアンスにばらつきが生じ、イン
ク滴の噴射性能を変動させるという問題がある。
However, at the time of the bonding work step for forming the ink flow path, the flatness of the island portion on the contact surface of the oscillator causes variations in the thickness of the diaphragm, and when forming the flow path unit or the head. It is deformed by about 0 to 10 μm due to an adhesive hardening strain or the like that occurs when it is adhesively fixed to the housing. On the other hand, the tip of the piezoelectric vibrator also deforms when firing the piezoelectric material and the electrode. As a measure to prevent the deformation during firing, as disclosed in Japanese Patent No. 2987944, it is possible to improve the deformation by providing a dummy electrode. However, the warp of the tip is suppressed to 0 to 5 μm or less. Things are difficult. In order to suppress the variation, a process such as polishing the tip of the piezoelectric vibrator is required, which increases the cost. Even in such a state, the gap between the island portion and the tip of the piezoelectric vibrator varies from 0 to 15 μm in terms of component accuracy. For this reason, if the amount of adhesive applied is small, the adhesive may not be adhered at the maximum gap, or the adhesive may peel off during continuous printing and the displacement of the piezoelectric vibrator cannot be transmitted. In the worst case, ink ejection failure will occur and the reliability of the head will be impaired. Therefore, in order to ensure the bonding with the island even if the maximum gap as described above occurs,
It is possible to apply a large amount of adhesive to the tip of the piezoelectric vibrator. However, at the portion where the gap is narrow, a part of the adhesive evenly applied to the tip of the piezoelectric vibrator flows along the side surface of the island and flows out to the diaphragm portion. The amount of adhesive that flows out to the diaphragm also changes due to the gap variation, and the adhesive that flows out hardens on the diaphragm, so the compliance that is the softness of the diaphragm varies, and as a result, the compliance of each pressure generation chamber is changed. There is a problem that variations occur and the ejection performance of ink drops is changed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このような問題を解決
するために、アイランドの高さを高くして、接着時に流
れ出す接着剤をアイランドの側壁で吸収させ、ダイアフ
ラム部への流れ出しを極力防止することが行われてい
る。このため、アイランドの高さとしては30μm以上
大きくする必要になる。これに伴い、エッチングする厚
みも30μm以上となり、アイランドの長辺と短辺との
寸法差が大きくなるため、30〜50μm以上の高さを
エッチングすることはオーバーエッチング等の問題によ
り寸法精度を確保することが非常に難しくなる。
In order to solve such a problem, the height of the island is increased so that the side wall of the island absorbs the adhesive that flows out at the time of bonding, and the outflow to the diaphragm is prevented as much as possible. Is being done. Therefore, it is necessary to increase the height of the island by 30 μm or more. Along with this, the thickness to be etched becomes 30 μm or more, and the dimensional difference between the long side and the short side of the island becomes large. Therefore, etching a height of 30 to 50 μm or more ensures dimensional accuracy due to problems such as overetching. Very difficult to do.

【0006】一方、前記ギャップを極小に抑える為に、
前記圧電振動子の先端部の平面度の向上やインク流路の
接着作業での組立てによるアイランドそりの防止を図る
ことはコスト高となり、量産性も悪く結果的にヘッドコ
ストしいては製品コストのアップとなってしまう。
On the other hand, in order to minimize the gap,
It is costly to improve the flatness of the tip end portion of the piezoelectric vibrator and to prevent island warpage by assembling the ink flow path by adhering work, resulting in poor mass productivity and consequently head cost or product cost. It will be up.

【0007】本発明はこのような問題を解消するもので
あって、その目的とするところは、圧電振動子とアイラ
ンドを確実に接着し、信頼性の高いインクジェット記録
ヘッドを提供することである。また、本発明の第二の目
的は、圧力発生室のコンプライアンスを可及的に均一化
して、インク噴射特性が安定なインクジェット記録ヘッ
ドを提供することである。
The present invention solves such a problem, and an object of the present invention is to provide a highly reliable ink jet recording head in which the piezoelectric vibrator and the island are securely bonded. A second object of the present invention is to provide an ink jet recording head having a stable ink ejection characteristic by making the compliance of the pressure generating chamber as uniform as possible.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】このような問題を解決す
るため、本発明においては、複数のノズル開口が配設さ
れたノズルプレートと、前記ノズル開口と一端が連通し
た圧力発生室、該圧力発生室の他端と連通するインク供
給口、該インク供給口と連通する共通インク室、からな
るチャンバー部材と、且つ金属薄膜と高分子延伸フィル
ムが接着あるいは圧接密着された薄膜合板をエッチング
して、前記圧力発生室に対向するアイランド部を備えた
振動板とを接合して構成された流路ユニットと、一端が
基台に固定された圧電振動子の他端が前記アイランドに
接着剤を介して当接して構成され、前記圧電振動子の伸
縮により直接振動板を変形させてノズル開口からインク
滴を噴射するインクジェット記録ヘッドにおいて、前記
振動板の金属薄膜をエッチングして形成したアイランド
には、少なくとも1つ以上の凹部がエッチング形成され
ることを特徴とする。
In order to solve such a problem, in the present invention, a nozzle plate having a plurality of nozzle openings, a pressure generating chamber having one end communicating with the nozzle opening, and the pressure A chamber member including an ink supply port that communicates with the other end of the generation chamber and a common ink chamber that communicates with the ink supply port, and a thin film plywood in which a metal thin film and a polymer stretched film are adhered or pressure-contacted are etched. A flow path unit configured by joining a diaphragm having an island portion facing the pressure generating chamber to each other, and the other end of the piezoelectric vibrator having one end fixed to a base via an adhesive agent on the island. In the ink jet recording head, which is configured to abut against each other and which directly deforms the vibrating plate by expansion and contraction of the piezoelectric vibrator to eject ink droplets from the nozzle openings, The islands formed by etching, characterized in that at least one or more recesses are formed etched.

【0009】また、前記振動板のアイランドに形成され
た凹部は、前記圧電振動子が当接するアイランドの長辺
とほぼ平行に形成されていることを特徴とする。
Further, the recess formed in the island of the diaphragm is formed substantially parallel to the long side of the island with which the piezoelectric vibrator contacts.

【0010】また、前記振動板のアイランドに形成され
た凹部は、アイランドの長辺に対し、0°より大きく9
0°未満の傾斜で少なくとも1箇所以上配設されている
ことを特徴とする。
Further, the concave portion formed in the island of the diaphragm is larger than 0 ° and is larger than 0 ° with respect to the long side of the island.
It is characterized in that at least one place is arranged with an inclination of less than 0 °.

【0011】また、前記アイランド上に配設された凹部
は、少なくとも前記圧電振動子の長手方向の寸法よりも
大きい範囲で形成されていることを特徴とする。
Further, the concave portion provided on the island is formed at least in a range larger than the longitudinal dimension of the piezoelectric vibrator.

【0012】また、前記振動板のアイランドに形成され
た凹部は、アイランドの長辺に対し、ほぼ直角で、少な
くとも2箇所以上がほぼ平行に等ピッチで配設されてい
ることを特徴とする。
Further, the recesses formed on the island of the diaphragm are characterized in that they are arranged substantially at right angles to the long side of the island, and at least two or more locations are arranged substantially parallel and at equal pitch.

【0013】また、前記平行に配設された凹部の形成さ
れた範囲は、少なくとも前記圧電振動子の長手寸法範囲
より、同等あるいは小さいことを特徴とする。
Further, the range in which the recesses arranged in parallel are formed is equal to or smaller than at least the longitudinal dimension range of the piezoelectric vibrator.

【0014】また、前記アイランド上に設けられた凹部
(溝部)の空隙部総体積Vは、同一ノズル列の圧電振動
子とアイランド間ギャップの最大値をδmax、最小値
をδmin、アイランドの投影面積をAiとした時、V
≧(δmax−δmin)×Aiであることを特徴とす
る。
Further, the total void volume V of the recesses (grooves) provided on the island is the maximum value δmax, the minimum value δmin, and the projected area of the island of the gap between islands and the piezoelectric vibrators of the same nozzle row. Is Ai, V
It is characterized in that ≧ (δmax−δmin) × Ai.

【0015】また、複数のノズル開口が配設されたノズ
ルプレートと、前記ノズル開口と一端が連通した圧力発
生室、該圧力発生室の他端と連通するインク供給口、該
インク供給口と連通する共通インク室、からなるチャン
バー部材と、且つ金属薄膜と高分子延伸フィルムが接着
あるいは圧接密着された薄膜合板をエッチングして、前
記圧力発生室に対向するアイランド部を備えた振動板と
を接合して構成された流路ユニットと、一端が基台に固
定された圧電振動子の他端が前記アイランドに接着剤を
介して当接して構成され、前記圧電振動子の伸縮により
直接振動板を変形させてノズル開口からインク滴を噴射
するインクジェット記録ヘッドにおいて、前記振動板に
設けられたアイランドは、前記圧電振動子の当接する短
辺側の幅が高分子延伸フィルム側の短辺寸法より大きい
ものであって、且つ前記圧電振動子の短辺の幅より大き
いことを特徴とする。
Further, a nozzle plate provided with a plurality of nozzle openings, a pressure generating chamber whose one end communicates with the nozzle opening, an ink supply port communicating with the other end of the pressure generation chamber, and a communication with the ink supply port. A chamber member composed of a common ink chamber, and a thin film plywood in which a metal thin film and a polymer stretched film are adhered or pressure-bonded to each other, and a diaphragm having an island portion facing the pressure generation chamber is joined. And the other end of the piezoelectric vibrator whose one end is fixed to the base is abutted on the island via an adhesive, and the vibration plate is directly expanded and contracted by expansion and contraction of the piezoelectric vibrator. In an ink jet recording head that deforms and ejects ink droplets from a nozzle opening, an island provided on the vibrating plate has a polymer having a width on the short side in contact with the piezoelectric vibrator. It is so large than the short side dimension of the extension film side, and being greater than the width of the short side of the piezoelectric vibrator.

【0016】更に、前記アイランドの長手方向の端部
が、圧電振動子側へほぼ同寸法で逆傘上に構成されてい
ることを特徴とする。
Further, the end portion in the longitudinal direction of the island is characterized in that it is formed on an inverted umbrella with substantially the same size toward the piezoelectric vibrator side.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の詳細を図示した
例に基づいて説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The details of the present invention will be described below based on illustrated examples.

【0018】図1は、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドの一例を示す部分斜視図、図2はその部分断面図であ
って、1は複数のノズル開口2,2,・・・を備えたノ
ズルプレート、3はチャンバプレートで、圧力発生室4
と、インク供給口5及び共通インク室6を区画する部材
である。7は振動板で、樹脂製の薄部7aと金属薄膜7
bを圧接または接着によって一体化した積層体からなる
プレートである。振動板7の金属薄膜7b側をエッチン
グすることで、樹脂製の薄部であるダイアフラム10と
マスキングされたアイランド部11とを形成し、該振動
板7と前記ノズルプレート1とでチャンバプレート3の
両面を封止するように積層し、接着して構成することで
インク流路ユニットを構成している。
FIG. 1 is a partial perspective view showing an example of an ink jet recording head of the present invention, FIG. 2 is a partial sectional view thereof, and 1 is a nozzle plate having a plurality of nozzle openings 2, 2, ... 3 is a chamber plate, which is a pressure generating chamber 4
And a member for partitioning the ink supply port 5 and the common ink chamber 6. 7 is a vibrating plate, which is made of a resin thin portion 7a and a metal thin film 7
It is a plate composed of a laminated body in which b is integrated by pressure welding or adhesion. By etching the metal thin film 7b side of the vibrating plate 7, a thin diaphragm 10 made of resin and a masked island part 11 are formed, and the vibrating plate 7 and the nozzle plate 1 form a chamber plate 3 The ink flow path unit is configured by stacking the both sides so as to be sealed and adhering to each other.

【0019】アイランド部11は、圧力発生室4の長さ
方向に対し、ほぼ同程度の長さか、或いはそれより短
く、また、その幅は前記圧力発生室4の幅の約1/2以
下の寸法で形成され、圧電振動子20の変位を圧力発生
室4の全体に伝達できるように構成されている。
The island portion 11 has a length that is substantially the same as or shorter than the length direction of the pressure generating chamber 4, and the width thereof is about 1/2 or less of the width of the pressure generating chamber 4. The piezoelectric vibrator 20 is dimensioned so that the displacement of the piezoelectric vibrator 20 can be transmitted to the entire pressure generating chamber 4.

【0020】圧電振動子20は、図2に示したように、
一方の極となる電極21と他方の極となる電極22と
を、圧電材料23を介してサンドイッチ状に積層して構
成され、固定基板30に接着固定された後に一定ピッチ
でくし状にカットされる。この場合、固定基板30に圧
電振動子20の平板状態で接着固定した後に、くし状に
ダイシング加工やワイヤカットした方が、取り扱い及び
作業性も良い。
The piezoelectric vibrator 20, as shown in FIG.
An electrode 21 serving as one pole and an electrode 22 serving as the other pole are laminated in a sandwich shape with a piezoelectric material 23 interposed therebetween, and are bonded and fixed to a fixed substrate 30 and then cut in a comb shape at a constant pitch. It In this case, handling and workability are better if the piezoelectric vibrator 20 is bonded and fixed to the fixed substrate 30 in a flat plate state, and then is diced into a comb shape or wire-cut.

【0021】そして、前記圧電振動子20は、その先端
を前記アイランド部11に当接させて固定基板30を介
して、ヘッドハウジング40に固定されている。
Then, the piezoelectric vibrator 20 is fixed to the head housing 40 via the fixed substrate 30 with its tip abutting on the island portion 11.

【0022】次に、振動板7について、本発明の一例を
示した図3(イ)(ロ)に基づいて説明する。
Next, the diaphragm 7 will be described with reference to FIGS. 3A and 3B showing an example of the present invention.

【0023】ダイアフラム10は、直接インクに触れる
ため、インクに対して耐久性を備えた厚さ10乃至30
μmの薄板で、例えば、ポリイミドやアラミドやポリフ
ェニレンサルファイド樹脂などが使用されている。アイ
ランド部11は、エッチング可能なステンレス薄板鋼板
などを用い、その2枚が積層圧着または接着されてい
る。
Since the diaphragm 10 directly contacts the ink, the thickness 10 to 30 is durable against the ink.
For example, polyimide, aramid, polyphenylene sulfide resin, or the like is used as a thin plate of μm. The island portion 11 is made of an etchable stainless steel sheet or the like, and two of them are laminated and pressure-bonded or bonded.

【0024】この状態で、ステンレス部に、エッチング
すべきパターンを形成したマスクを用いて、ダイアフラ
ム部10及びアイランド部11のほぼ中心線上且つ長手
方向に対する凹部なる溝をエッチング形成する。そのa
−a断面形状を、図3(ロ)に示す。また、エッチング
すべきパターン幅によって深さをコントロールすること
も可能であるし、或いは、アイランド11を形成後、再
度マスクを行ない溝部のみをエッチングしても良い。エ
ッチングにより形成された凹部断面形状は、長方形でな
くてもU字やV字形状であっても問題はない。
In this state, using a mask having a pattern to be etched on the stainless steel portion, a groove which is a concave portion on the substantially center line of the diaphragm portion 10 and the island portion 11 in the longitudinal direction is formed by etching. That a
The cross-sectional shape of -a is shown in FIG. Further, the depth can be controlled by the pattern width to be etched, or after forming the island 11, the mask may be masked again to etch only the groove portion. There is no problem if the cross-sectional shape of the recess formed by etching is not rectangular but U-shaped or V-shaped.

【0025】この様に構成された振動板7を備えた流路
ユニットを、ヘッドハウジング40の平面固定部に固定
し、振動子ユニットの圧電振動子20の先端に接着剤を
塗布して、ヘッドハウジング40に設けられた長穴から
差し込み、圧電振動子20の先端が流路ユニットを構成
している振動板7のアイランド部11に接着剤を介して
当接する。
The flow path unit having the vibrating plate 7 constructed in this manner is fixed to the plane fixing portion of the head housing 40, and an adhesive is applied to the tip of the piezoelectric vibrator 20 of the vibrator unit to make the head. The piezoelectric vibrator 20 is inserted from an elongated hole provided in the housing 40, and the tip of the piezoelectric vibrator 20 abuts on the island portion 11 of the vibration plate 7 forming the flow path unit via an adhesive.

【0026】図5は、従来技術におけるアイランド11
と圧電振動子20との接着状態を示す。アイランド部1
1と圧電振動子20とのギャップがそれぞれ異なる例を
示し、(b)はギャップ0、(c)は最大ギャップで例
えば15μm程度で、(a)は(b)と(c)の中程度
のギャップである。ギャップが0の(b)の場合、接着
剤50がアイランド11側を伝わり、ダイアフラム部1
0へ流れ出してしまう。
FIG. 5 shows an island 11 according to the prior art.
3 illustrates a bonding state between the piezoelectric vibrator 20 and the piezoelectric vibrator 20. Island part 1
1 shows an example in which the gap between the piezoelectric vibrator 20 and the piezoelectric vibrator 20 is different, (b) is a gap of 0, (c) is the maximum gap, for example, about 15 μm, and (a) is a medium gap of (b) and (c). There is a gap. When the gap is 0 (b), the adhesive 50 is transmitted to the island 11 side and the diaphragm portion 1
It flows to 0.

【0027】図4は、本発明の一例であるアイランド1
1と圧電振動子20との接着状態を示す。アイランド部
11と圧電振動子20間に、ギャップのバラツキが生じ
ても凹部なる溝がある事により、ダイアフラム部10へ
流れ出る接着剤分を前記凹部溝が吸収し、ダイアフラム
部10への接着剤50の流れ出しを阻止する事ができる
ので、アイランド10の高さを必要以上にすることはな
く、圧電振動子20の変位時の剛性に耐え得る高さであ
れば十分であり、寸法精度の確保及びエッチング時間短
縮による加工費低減となる。
FIG. 4 shows an island 1 which is an example of the present invention.
1 shows a bonded state between the piezoelectric vibrator 20 and the piezoelectric vibrator 20. Since there is a groove that becomes a concave portion between the island portion 11 and the piezoelectric vibrator 20 even if the gap varies, the concave portion absorbs the adhesive flowing out to the diaphragm portion 10, and the adhesive 50 to the diaphragm portion 10 is absorbed. Since it is possible to prevent the flow out of the island 10, the height of the island 10 is not increased more than necessary, and the height is sufficient as long as it can withstand the rigidity when the piezoelectric vibrator 20 is displaced. The processing cost is reduced by shortening the etching time.

【0028】また、アイランド11上に形成された凹部
の長さは、当接する圧電振動子20の長辺の寸法より長
くすることが良い。つまり、凹部を長くしておくことで
圧電振動子20を接着の際に、凹部内の空気が逃げやす
くするため結果的に接着剤50が凹部へ流れやすくな
る。なお、図4に示された例においては、圧電振動子2
0側の位置変動のみを表しているが、アイランド11の
圧電振動子20との当接面のそりや変形、或いは、圧電
振動子20とアイランド11当接面の両方に変形や寸法
バラツキにより接着ギャップがばらついても、同様の効
果を得られることは言うまでもない。
Further, the length of the recess formed on the island 11 is preferably longer than the dimension of the long side of the piezoelectric vibrator 20 with which it abuts. That is, by making the recesses longer, the air in the recesses can easily escape when the piezoelectric vibrator 20 is bonded, so that the adhesive 50 easily flows into the recesses. In the example shown in FIG. 4, the piezoelectric vibrator 2
Although only the position variation on the 0 side is shown, the contact surface of the island 11 with the piezoelectric vibrator 20 is warped or deformed, or both the piezoelectric vibrator 20 and the contact surface of the island 11 are bonded due to deformation or dimensional variation. It goes without saying that similar effects can be obtained even if the gap varies.

【0029】図6は本発明の一例の変形例を示すもので
あって、本例においては、アイランド部11に形成され
た溝部(図中網点部)が、圧電振動子20が当接する長
辺の中心線に対し、傾いていても良く、具体的には長辺
に対し、0°より大きく90°以下であれば良く、その
角度が90°に近づく場合でも、溝部は圧電振動子20
の接着範囲内(図中の2点鎖線が、圧電振動子20の投
影面を示す)に形成されていれば十分である。このと
き、角度が大きくなり圧電振動子20の接着範囲内に形
成される場合は、凹部を複数形成すれば良く、その詳細
を以下に示す。
FIG. 6 shows a modification of the example of the present invention. In this example, the groove portion (halftone dot portion in the figure) formed in the island portion 11 has a length with which the piezoelectric vibrator 20 abuts. The groove may be inclined with respect to the center line of the side, and more specifically, it may be greater than 0 ° and 90 ° or less with respect to the long side, and even when the angle approaches 90 °, the groove portion has the piezoelectric vibrator 20.
It suffices if it is formed within the adhesion range (the two-dot chain line in the figure indicates the projection surface of the piezoelectric vibrator 20). At this time, if the angle becomes large and the piezoelectric vibrator 20 is formed within the bonding range of the piezoelectric vibrator 20, a plurality of concave portions may be formed, and the details thereof will be described below.

【0030】図7は、アイランド11の短辺に対し、凹
部溝(図中網点部)がほぼ等ピッチで複数配設される変
形例を示す。その凹部溝の数は、1個所でも良いが、少
なくとも2個所以上あることが望ましい。つまり、圧電
振動子20とアイランド部11との当接箇所を少なくと
も3個所以上確保し、少なくとも一個所はアイランド1
1の中心に位置する箇所に設けられていることで、前記
圧電素子20の変位を圧力発生室4に確実に伝達するこ
とができる。また、前記凹部は、アイランド11の短辺
全幅に対し形成されていれば、接着に際しての空気抜け
には十分である。この時、凹部が等ピッチに配設されて
いることにより、接着剤のはみ出し量が夫々の凹部でほ
ぼ均等となり、振動板部への流れ出しを抑えることが可
能となり、結果的にダイアフラムのコンプライアンスを
均一にできる。また、より効果的には、平行に配設され
た凹部の形成された範囲は、少なくとも前記圧電振動子
の長手寸法の範囲と同等あるいはより小さい範囲とする
ことで、接着剤の流れ出しを抑えながらも振動板を効果
的に変位させることが可能となる。
FIG. 7 shows a modified example in which a plurality of recessed grooves (halftone dots in the drawing) are arranged at substantially equal pitches on the short side of the island 11. The number of the recessed grooves may be one, but it is desirable that there be at least two. That is, at least three contact points between the piezoelectric vibrator 20 and the island portion 11 are ensured, and at least one contact point is the island 1.
Since the piezoelectric element 20 is provided at a position located at the center of the position 1, the displacement of the piezoelectric element 20 can be reliably transmitted to the pressure generating chamber 4. In addition, if the concave portion is formed over the entire short side width of the island 11, it is sufficient for air escape during bonding. At this time, since the recesses are arranged at an equal pitch, the amount of adhesive protruding is substantially equal in each recess, and it is possible to suppress the adhesive from flowing out to the diaphragm, and as a result, the compliance of the diaphragm is reduced. Can be uniform. In addition, more effectively, the range in which the recesses arranged in parallel are formed is at least equal to or smaller than the range of the longitudinal size of the piezoelectric vibrator while suppressing the flow of the adhesive. Also makes it possible to displace the diaphragm effectively.

【0031】また、本例の様に、アイランド11の短辺
幅方向に複数設ける事は、ノズル開口2のピッチが小さ
くなっても、つまりアイランドの短辺幅が狭くなっても
容易に製作可能であり、接着剤50の流れ出しによるダ
イアフラム10のコンプライアンスの変動を、ヘッドの
信頼性を低下させることなく纏めることが可能である。
Further, by providing a plurality of islands 11 in the direction of the short side width as in this example, it is possible to easily manufacture even if the pitch of the nozzle openings 2 becomes small, that is, the short side width of the island becomes narrow. Therefore, the change in compliance of the diaphragm 10 due to the adhesive 50 flowing out can be summarized without lowering the reliability of the head.

【0032】また、前記アイランド11に形成された凹
部の空隙体積Vは、同一ノズル列の圧電振動子20とア
イランド11間ギャップの最大値をδmax、最小値を
δmin、アイランド11と圧電振動子20との接着面
の投影面積をAiとした時、V≧(δmax−δmi
n)×Aiであることが望ましい。つまり、最小ギャッ
プの箇所においてはみ出す接着剤50の大半が、前記凹
部にながれても十分な体積であることが良い。
The void volume V of the concave portion formed on the island 11 is δmax, the minimum value is δmax, and the minimum value is δmin between the piezoelectric vibrator 20 and the island 11 in the same nozzle row, and the island 11 and the piezoelectric vibrator 20. When the projected area of the adhesive surface with is Ai, V ≧ (δmax−δmi
It is desirable that n) × Ai. In other words, it is preferable that most of the adhesive 50 protruding at the minimum gap has a sufficient volume even if it flows into the recess.

【0033】図8は、本発明の他の例を示すものであっ
て、アイランド部11の幅W2が圧電振動子20の幅W
1より大きく構成されている。この様に構成することで
接着剤50がアイランド部11から流れ出しを防止でき
る。更には、図示していないが、アイランド11の長辺
の両端部は、圧電振動子20側へ傾いて構成されている
ことで、確実に接着剤50の流れ出しを防止できる。
FIG. 8 shows another example of the present invention, in which the width W2 of the island portion 11 is the width W of the piezoelectric vibrator 20.
It is configured to be larger than 1. With this structure, the adhesive 50 can be prevented from flowing out from the island portion 11. Further, although not shown, both ends of the long side of the island 11 are configured to be inclined toward the piezoelectric vibrator 20 side, so that the adhesive 50 can be reliably prevented from flowing out.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上に説明した様に、本発明において
は、複数のノズル開口が配設されたノズルプレートと、
前記ノズル開口と一端が連通した圧力発生室、該圧力発
生室の他端と連通するインク供給口、該インク供給口と
連通する共通インク室、からなるチャンバー部材と、且
つ金属薄膜と高分子延伸フィルムが接着あるいは圧接密
着された薄膜合板をエッチングして、前記圧力発生室に
対向するアイランド部を備えた振動板とを接合して構成
された流路ユニットと、一端が基台に固定された圧電振
動子の他端が前記アイランドに接着剤を介して当接して
構成され、前記圧電振動子の伸縮により直接振動板を変
形させてノズル開口から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、前記振動板の金属薄膜をエッ
チングして形成したアイランドには、各アイランドにお
いて、少なくとも1つ以上の凹部がエッチング形成され
るように構成したので、圧電振動子を前記アイランドに
接着する際に、アイランド上に設けられた凹部である溝
に必要以上の接着剤が逃げることで振動板に流れ出るこ
とを防止でき、圧力発生室の加圧領域のコンプライアン
スが均一化できる。
As described above, in the present invention, a nozzle plate having a plurality of nozzle openings,
A chamber member including a pressure generating chamber having one end communicating with the nozzle opening, an ink supply port communicating with the other end of the pressure generating chamber, and a common ink chamber communicating with the ink supply port, and a metal thin film and a polymer stretch A thin film plywood to which a film is adhered or pressure-contacted is etched, and a flow path unit configured by joining a diaphragm having an island portion facing the pressure generating chamber and one end fixed to a base In an ink jet recording head configured such that the other end of the piezoelectric vibrator is in contact with the island via an adhesive, the vibration plate is directly deformed by the expansion and contraction of the piezoelectric vibrator to eject ink droplets from a nozzle opening. The islands formed by etching the metal thin film of the plate are configured so that at least one recess is formed in each island by etching. When the piezoelectric vibrator is bonded to the island, it is possible to prevent unnecessary adhesive from escaping into the groove, which is a recess provided on the island, to prevent it from flowing out to the diaphragm, and to pressurize the pressure generating chamber. Compliance can be made uniform.

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

【図1】 本発明のインクジェット記録ヘッドの構成を
示す部分斜視図である。
FIG. 1 is a partial perspective view showing the configuration of an inkjet recording head of the present invention.

【図2】 本発明のインクジェット記録ヘッドの部分断
面図である。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the inkjet recording head of the present invention.

【図3】 本発明となる振動板のアイランド形状の一例
を示した平面図及び断面図である。
3A and 3B are a plan view and a cross-sectional view showing an example of an island shape of a diaphragm according to the present invention.

【図4】 本発明となる振動板のアイランドと圧電振動
子との接着した様子を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a state where the island of the diaphragm according to the present invention and the piezoelectric vibrator are bonded.

【図5】 従来技術における振動板のアイランドと圧電
振動子の接着図である。
FIG. 5 is an adhesive diagram of a diaphragm and a piezoelectric vibrator according to a conventional technique.

【図6】 本発明となる振動板のアイランド形状の変形
例を示した平面図である。
FIG. 6 is a plan view showing a modified example of the island shape of the diaphragm according to the present invention.

【図7】 本発明となる振動板のアイランド形状の第2
変形例を示した平面図及び断面図である。
FIG. 7 is a second island-shaped diaphragm of the present invention.
It is the top view and sectional view which showed the modification.

【図8】 本発明の他の例となる振動板のアイランド形
状を示した部分断面図である。
FIG. 8 is a partial cross-sectional view showing an island shape of a diaphragm according to another example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1はノズルプレート、2はノズル開口、3はチャンバプ
レート、4は圧力発生室、7は振動板、10はダイアフ
ラム、11はアイランド、20は圧電振動子である。
1 is a nozzle plate, 2 is a nozzle opening, 3 is a chamber plate, 4 is a pressure generating chamber, 7 is a vibrating plate, 10 is a diaphragm, 11 is an island, and 20 is a piezoelectric vibrator.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数のノズル開口が配設されたノズルプレ
ートと、前記ノズル開口と一端が連通した圧力発生室、
該圧力発生室の他端と連通するインク供給口、該インク
供給口と連通する共通インク室、からなるチャンバ部材
と、金属薄膜と高分子延伸フィルムが接着あるいは圧接
密着された薄膜合板をエッチングして、前記圧力発生室
に対向する位置にアイランド部が形成された振動板とを
接合して構成された流路ユニットと、一端が基台に固定
され、他端が前記アイランドに当接された圧電振動子の
伸縮により振動板を変形させてノズル開口からインク滴
を噴射するインクジェット記録ヘッドにおいて、 前記振動板に形成されたアイランドには、少なくとも1
つ以上の凹部が形成されることを特徴とするインクジェ
ット記録ヘッド。
1. A nozzle plate having a plurality of nozzle openings, a pressure generating chamber having one end communicating with the nozzle openings,
A chamber member including an ink supply port communicating with the other end of the pressure generating chamber and a common ink chamber communicating with the ink supply port, and a thin film plywood in which a metal thin film and a polymer stretched film are adhered or pressure-contacted are etched. And a flow path unit configured by joining a diaphragm having an island portion formed at a position facing the pressure generating chamber, one end fixed to a base, and the other end abutted on the island. In an inkjet recording head that deforms a vibration plate by expansion and contraction of a piezoelectric vibrator to eject ink droplets from a nozzle opening, at least 1 is provided on an island formed on the vibration plate.
An ink jet recording head, wherein one or more recesses are formed.
【請求項2】前記振動板のアイランドに形成された凹部
は、前記圧電振動子が当接するアイランドの長辺とほぼ
平行に形成されていることを特徴とする請求項1記載の
インクジェット記録ヘッド。
2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the recess formed in the island of the diaphragm is formed substantially parallel to the long side of the island with which the piezoelectric vibrator contacts.
【請求項3】前記振動板のアイランドに形成された凹部
は、アイランドの長辺に対し0°より大きく90°未満
の傾斜で少なくとも1箇所以上配設されていることを特
徴とする請求項1記載のインクジェット記録ヘッド。
3. The recess formed in the island of the diaphragm is arranged at least at one or more locations with an inclination of more than 0 ° and less than 90 ° with respect to the long side of the island. The inkjet recording head described.
【請求項4】前記アイランド上に配設された凹部の範囲
は、少なくとも前記圧電振動子の長手方向の寸法の範囲
よりも大きいことを特徴とする請求項1から3記載のイ
ンクジェット記録装置。
4. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein the range of the recesses arranged on the island is at least larger than the range of the dimension of the piezoelectric vibrator in the longitudinal direction.
【請求項5】前記振動板のアイランドに形成された凹部
は、少なくとも2ヶ所以上形成されており、夫々の凸部
はアイランドの長辺に対し、ほぼ直交で、かつほぼ平行
に等ピッチで配設されていることを特徴とする請求項1
記載のインクジェット記録ヘッド。
5. The at least two recesses formed in the island of the diaphragm are formed, and the respective protrusions are arranged substantially at right angles to the long sides of the island at equal pitches. It is provided, The claim 1 characterized by the above-mentioned.
The inkjet recording head described.
【請求項6】前記平行に配設された凹部の形成される範
囲は、少なくとも前記圧電振動子の長手方向寸法の範囲
と、同等あるいは小さいことを特徴とする請求項5記載
のインクジェット記録装置。
6. The ink jet recording apparatus according to claim 5, wherein the range in which the recesses arranged in parallel are formed is at least equal to or smaller than the range of the longitudinal dimension of the piezoelectric vibrator.
【請求項7】同一ノズル列の圧電振動子とアイランド間
ギャップの最大値をδmax、最小値をδmin、アイ
ランドの投影面積をAiとした時、前記アイランド上に
設けられた凹部の空隙部総体積Vは、 V≧(δmax−δmin)×Ai であることを特徴とする請求項1から6記載のインクジ
ェット記録装置。
7. When the maximum value of the gap between islands and the piezoelectric vibrators of the same nozzle row is δmax, the minimum value is δmin, and the projected area of the island is Ai, the total volume of the voids of the recesses provided on the island is set. 7. The inkjet recording apparatus according to claim 1, wherein V is V ≧ (δmax−δmin) × Ai.
【請求項8】複数のノズル開口が配設されたノズルプレ
ートと、前記ノズル開口と一端が連通した圧力発生室、
該圧力発生室の他端と連通するインク供給口、該インク
供給口と連通する共通インク室、からなるチャンバ部材
と、金属薄膜と高分子延伸フィルムが接着あるいは圧接
密着された薄膜合板をエッチングして、前記圧力発生室
に対向する位置にアイランド部が形成された振動板とを
接合して構成された流路ユニットと、一端が基台に固定
され、他端が前記アイランドに当接された圧電振動子の
伸縮により振動板を変形させてノズル開口からインク滴
を噴射するインクジェット記録ヘッドにおいて、 前記振動板に設けられたアイランドの短辺の前記圧電振
動子の当接する面側が、高分子延伸フィルム側の短辺寸
法より大きく、且つ前記圧電振動子の短辺の幅より大き
いことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
8. A nozzle plate having a plurality of nozzle openings, a pressure generating chamber having one end communicating with the nozzle openings,
A chamber member including an ink supply port communicating with the other end of the pressure generating chamber and a common ink chamber communicating with the ink supply port, and a thin film plywood in which a metal thin film and a polymer stretched film are adhered or pressure-contacted are etched. And a flow path unit configured by joining a diaphragm having an island portion formed at a position facing the pressure generating chamber, one end fixed to a base, and the other end abutted on the island. In an ink jet recording head that deforms a vibration plate by expansion and contraction of a piezoelectric vibrator to eject ink droplets from a nozzle opening, a short side of an island provided on the vibration plate is a polymer stretched surface that is in contact with the piezoelectric vibrator. An ink jet recording head, characterized in that it is larger than the short side dimension on the film side and larger than the width of the short side of the piezoelectric vibrator.
【請求項9】前記アイランドの長手方向の端部が、圧電
振動子側へほぼ同寸法で逆傘上に構成されていることを
特徴とする請求項8記載のインクジェト記録装置。
9. The ink jet recording apparatus according to claim 8, wherein an end portion of the island in the longitudinal direction is formed on an inverted umbrella with substantially the same size toward the piezoelectric vibrator side.
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