JP2003072072A - Ink jet recorder - Google Patents

Ink jet recorder

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JP2003072072A
JP2003072072A JP2001271385A JP2001271385A JP2003072072A JP 2003072072 A JP2003072072 A JP 2003072072A JP 2001271385 A JP2001271385 A JP 2001271385A JP 2001271385 A JP2001271385 A JP 2001271385A JP 2003072072 A JP2003072072 A JP 2003072072A
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JP
Japan
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ink
chamber
diaphragm
plate
piezoelectric element
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001271385A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Shimizu
一夫 清水
Osamu Machida
治 町田
Kunihiro Tamahashi
邦裕 玉橋
Jun Nagata
純 永田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koki Holdings Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Koki Co Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Koki Co Ltd filed Critical Hitachi Koki Co Ltd
Priority to JP2001271385A priority Critical patent/JP2003072072A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent lowering of yield caused by a leak between adjacent channels by reducing a deflection of ink channels brought about in an adhesion assembly process as a result of a difference of coefficients of thermal expansion of a chamber plate and a diaphragm and setting a support part, thereby improving the adhesion at an assembly time. SOLUTION: The diaphragm is comprised of a thin adhesive layer between an iron nickel alloy having a coefficient of thermal expansion extremely close to that of silicon and an aramid resin. Moreover, the ink channel side in touch with ink is formed of a highly chemically resistant aramid resin, and the iron nickel alloy side is etched to be annular for each channel to form an island- shaped projecting part and the support part for surrounding the projecting part. Highly accurate assembling is thus enabled. In addition, an outer periphery etched into the ring shape, that is, the support part is made smaller in the size than the width of a wall face for forming the channel. The adhesion at the assembly time is improved and the yield decrease due to the leak between adjacent channels can be prevented 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、複数のノズルを有する
オンデマンド型マルチノズルインクジェットヘッドに関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an on-demand type multi-nozzle ink jet head having a plurality of nozzles.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来技術によるインクジェットプリント
ヘッドは、チャンバプレートの材料及び加工方法とし
て、例えば、ステンレスのエッチング加工、感光性樹脂
の露光及び現像、その他セラミックのグリーンシート打
ち抜き加工等さまざまな材料及び加工手段が提案されて
いる。
2. Description of the Related Art Ink jet print heads according to the prior art include various materials and processing methods such as etching processing of stainless steel, exposure and development of photosensitive resin, punching of ceramic green sheets, etc. Means have been proposed.

【0003】しかし、最近になって、ヘッドの高精度
化、高集積化が進むにつれ、シリコンウェハの異方性エ
ッチングやドライエッチング技術を利用して作成したチ
ャンバプレートが学会等で発表されている。例えば、異
方性エッチングで加工する場合、各インクチャンバの壁
面を底面に対し垂直にするため<110>面方位のウェ
ハを使用し、加工精度として±2μm以下と良好な結果
を得ることができる。このようにして高精度加工された
チャンバプレートに、振動板を取り付けることでインク
流路が完成される。
However, recently, as the precision and integration of heads have increased, chamber plates made by using anisotropic etching of silicon wafers and dry etching techniques have been announced at academic conferences and the like. . For example, when processing by anisotropic etching, a wafer having a <110> plane orientation is used to make the wall surface of each ink chamber perpendicular to the bottom surface, and a good processing accuracy of ± 2 μm or less can be obtained. . The ink flow path is completed by attaching the vibration plate to the chamber plate that has been processed with high precision in this way.

【0004】この振動板としては、特開平5−2291
14号公報に開示されているように、チャンバプレート
と同一材のシリコンウェハを薄く加工し電気接合して使
用する方法がある。
An example of this diaphragm is Japanese Patent Laid-Open No. 5-2291.
As disclosed in Japanese Patent Publication No. 14, there is a method in which a silicon wafer made of the same material as the chamber plate is thinly processed and electrically bonded for use.

【0005】また、特開平7−276627号公報に開
示されているように、樹脂フィルムと金属等とを貼り合
わせた複合フィルムを振動板として用い、圧電素子等、
振動板を振動させるアクチュエータを取り付ける部分に
島状の突起を設け、圧電素子の位置ずれによる特性ばら
つきを緩和した構造をもたせる場合がある。
Further, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-276627, a composite film obtained by laminating a resin film and a metal or the like is used as a diaphragm, and a piezoelectric element or the like is used.
In some cases, island-shaped protrusions are provided in the portion where an actuator that vibrates the diaphragm is attached to provide a structure that alleviates characteristic variations due to displacement of the piezoelectric element.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】振動板としてシリコン
ウェハを使用した場合、チャンバプレートと振動板は同
一素材を使用するため、熱膨張率は同じであり、接合時
に加熱されても接合後にそりは発生しない。しかしなが
ら、振動板として用いるために、非常に薄く加工される
ため、プリントヘッド組立て時の衝撃に脆い、また、そ
の中に微細加工を施すため、振動板厚み制御が難しい。
更に、シリコン表面の結晶ボイドなどにより電気接合が
うまくいかない場合、隣接チャネル間でのインクのリー
クが発生する場合がある。
When a silicon wafer is used as the vibrating plate, the chamber plate and the vibrating plate are made of the same material, and therefore have the same coefficient of thermal expansion. Does not occur. However, since it is used as a diaphragm and is processed to be extremely thin, it is vulnerable to an impact when the print head is assembled, and since fine processing is performed therein, it is difficult to control the thickness of the diaphragm.
Furthermore, if electrical bonding is not successful due to crystal voids on the silicon surface, ink leakage may occur between adjacent channels.

【0007】樹脂フィルムと金属等との複合フィルムを
振動板として用いた場合、樹脂、金属とシリコンとを加
熱接合する際、熱膨張率が大きく異なると部品にそりが
発生する。また、チャンバプレートと振動板を接着剤等
で貼り合わせる際、島状の突起部が邪魔になり、チャン
バプレートと振動板の取り付け位置がずれる、又は接着
の分布が発生してしまう可能性が有る。
When a composite film of a resin film and a metal or the like is used as a vibrating plate, when the resin, the metal and the silicon are heat-bonded, if the coefficient of thermal expansion is largely different, the parts are warped. Further, when the chamber plate and the vibration plate are attached to each other with an adhesive or the like, the island-shaped protrusions may interfere and the mounting positions of the chamber plate and the vibration plate may be displaced, or the distribution of adhesion may occur. .

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明では、インクを蓄える加圧室と、インク流路
及び逆流防止となるリストリクタと、電気信号の印加に
より前記加圧室内に圧力変動を発生させる圧電素子と、
前記加圧室とリストリクタの壁面のうち少なくとも一部
を形成し、前記圧電素子と弾性材料で連結されている振
動板と、前記リストリクタにインクを供給する共通イン
ク供給路と、インク液滴を加圧室から噴射するオリフィ
スと、前記圧電素子を固定する圧電素子固定板と、前記
加圧室に連通しインクを吐出する複数のノズルとから構
成されたオンデマンド型マルチノズルインクジェットヘ
ッドにおいて、前記振動板は、前記圧電素子が弾性体に
より接合されるものであって、一方の面にエッチングに
より形成された島状の突起部と、前記突起部を囲むサポ
ート部とからなり、前記サポート部のノズル配列方向の
幅は、加圧室の壁幅よりも広いことを特徴とする。
In order to solve the above problems, in the present invention, a pressurizing chamber for storing ink, a restrictor for preventing ink flow and backflow, and an electric signal applied to the pressurizing chamber. A piezoelectric element that generates pressure fluctuations,
A diaphragm that forms at least a part of the wall of the pressurizing chamber and the restrictor and is connected to the piezoelectric element with an elastic material, a common ink supply path that supplies ink to the restrictor, and an ink droplet. In an on-demand type multi-nozzle inkjet head composed of an orifice for ejecting from a pressure chamber, a piezoelectric element fixing plate that fixes the piezoelectric element, and a plurality of nozzles that communicate with the pressure chamber and discharge ink. The vibrating plate is one in which the piezoelectric element is joined by an elastic body, and includes an island-shaped projection formed on one surface by etching, and a support section surrounding the projection, and the support section The width of the nozzle in the nozzle arrangement direction is wider than the wall width of the pressurizing chamber.

【0009】また、前記振動板と、加圧室及びリストリ
クタを形成するチャンバプレートの熱膨張係数が略同じ
であることを特徴とする。
The diaphragm and the chamber plate forming the pressurizing chamber and the restrictor have substantially the same coefficient of thermal expansion.

【0010】また、前記チャンバプレートはシリコン単
結晶からなることを特徴とする。
Further, the chamber plate is made of silicon single crystal.

【0011】また、前記振動板は、アラミド樹脂と熱硬
化型接着剤と鉄ニッケル合金の3層構造であることを特
徴とする。
Further, the vibrating plate has a three-layer structure of an aramid resin, a thermosetting adhesive and an iron-nickel alloy.

【0012】更に、前記振動板は、前記チャンバプレー
トに熱硬化型接着剤で接着されていることを特徴とす
る。
Further, the vibrating plate is bonded to the chamber plate with a thermosetting adhesive.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明について図を参照し
ながら説明する。図1は本発明の一例におけるインクジ
ェットヘッドの構成を示す断面図である。図2は本発明
の一例におけるインクジェットヘッドの構成を示す図1
でのA−A’部断面図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of an inkjet head according to an example of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an inkjet head in an example of the present invention.
3 is a sectional view taken along line AA ′ in FIG.

【0014】このヘッドは、入力信号に応じてインクを
噴射することにより、記録を行うことができる。1はオ
リフィスプレート、2はオリフィス、3はチャンバプレ
ート、4は共通インク通路、5はリストリクタ、6は加
圧室、7はハウジング、8は圧電素子、9は圧電素子固
定板、10―1は振動板島状突起部、10―2は振動板
サポート部、10―3は振動板基材部、10は10―
1、2、3からなる振動板である。また、各部品は図示
しない接着剤を用いて互いに接着される。本例では、耐
インク性の高いエポキシ系接着剤を用いた。
This head can perform recording by ejecting ink according to an input signal. 1 is an orifice plate, 2 is an orifice, 3 is a chamber plate, 4 is a common ink passage, 5 is a restrictor, 6 is a pressure chamber, 7 is a housing, 8 is a piezoelectric element, 9 is a piezoelectric element fixing plate, and 10-1. Is a diaphragm island projection, 10-2 is a diaphragm support, 10-3 is a diaphragm base, and 10 is 10-
It is a diaphragm composed of 1, 2, and 3. Further, the respective parts are adhered to each other using an adhesive (not shown). In this example, an epoxy adhesive having high ink resistance was used.

【0015】共通インク通路4、リストリクタ5、加圧
室6はインクで満たされている。圧電素子8に電圧を印
加し伸縮させることで、圧電素子8と連結された振動板
10を介して加圧室内のインクを加圧する。加圧された
インクは、上流から下流に向かって、共通インク通路
4、リストリクタ5、加圧室6の順に流れ、オリフィス
2から吐出する。
The common ink passage 4, the restrictor 5 and the pressure chamber 6 are filled with ink. By applying a voltage to the piezoelectric element 8 to expand and contract, the ink in the pressurizing chamber is pressed through the vibration plate 10 connected to the piezoelectric element 8. The pressurized ink flows from the upstream to the downstream in the order of the common ink passage 4, the restrictor 5, and the pressure chamber 6, and is ejected from the orifice 2.

【0016】本例において、チャンバプレート3はシリ
コンウェハを用い、エッチングにより高精度加工を行っ
たものを用いている。圧電素子固定板9はセラミック、
ポリイミドなどの絶縁物から作られている。オリフィス
プレート1はニッケル材、ステンレス、鉄ニッケル合金
からなり、精密プレス加工によりオリフィスを形成して
ある。
In this example, the chamber plate 3 is made of a silicon wafer and is processed by etching with high precision. The piezoelectric element fixing plate 9 is a ceramic,
Made from an insulator such as polyimide. The orifice plate 1 is made of nickel material, stainless steel, and iron-nickel alloy, and the orifice is formed by precision press working.

【0017】図3は本発明の一例における振動板の平面
図である。振動板10はシリコンと熱膨張率の極めて近
い鉄ニッケル合金とアラミド樹脂とその間の薄い接着剤
層からなる。インクに触れるインク流路側を耐薬品性の
高いアラミド樹脂からなる振動板基材部10―3とし、
鉄ニッケル合金側はチャネル毎にリング状にエッチング
して、島状突起部10―1とそれを取り囲むサポート部
10―2を形成している。
FIG. 3 is a plan view of a diaphragm according to an example of the present invention. The diaphragm 10 is composed of an iron-nickel alloy having a coefficient of thermal expansion extremely close to that of silicon, an aramid resin, and a thin adhesive layer between them. The ink flow path side that comes into contact with the ink is the diaphragm base material 10-3 made of aramid resin having high chemical resistance,
The iron-nickel alloy side is ring-shaped etched for each channel to form an island-shaped protrusion 10-1 and a support portion 10-2 surrounding it.

【0018】振動板の鉄ニッケル合金面のエッチングは
高精度のエッチング制御が必要であり、半導体リードフ
レームなどを製作する場合に用いられるスプレー式ウェ
ットエッチング法を用いて製作する。スプレーによりエ
ッチング液を加圧しエッチング面に吹き付けることによ
り、エッチング壁面の垂直性が得られる。また、片面エ
ッチングとなるため、エッチング面を下側にし、下側か
らエッチング液を吹き付けることでエッチング液がエッ
チング面にとどまりエッチング分布を生じることを防止
している。
Etching of the iron-nickel alloy surface of the diaphragm requires high-precision etching control, and it is produced by the spray type wet etching method used when producing a semiconductor lead frame or the like. The verticality of the etching wall surface can be obtained by pressing the etching liquid with a spray and spraying it onto the etching surface. Further, since the etching is performed on one side, the etching surface is made to be on the lower side and the etching solution is sprayed from the lower side to prevent the etching solution from staying on the etching surface and generating etching distribution.

【0019】図4は、鉄ニッケル合金における、ニッケ
ル含有量と熱膨張率の関係を表す図である。本発明で
は、ニッケル含有量を8%〜44%の範囲で設定し、熱
膨張係数を1×10−6/℃〜4×10−6/℃の範囲
で調節した。なお、現在標準的な材料として用いられる
鉄ニッケル合金のニッケル含有量は36±2%、38±
2%、42±2%の3種類であり、ニッケル含有量が3
6%で1×10−6/℃、42%で4×10−6/℃が
標準的熱膨張係数の数値となっている。一方、シリコン
製チャンバー3の熱膨張係数は、結晶方位によって若干
の違いがあるが、約2.6×10−6/℃である。本例
で使用するシリコン製チャンバー3の熱膨張係数を測定
したところ、2.8×10−6/℃であった。従って、
振動板10に使用する鉄ニッケル合金のニッケル含有量
を38%に設定した。また、振動板基材10―3として
用いるアラミドについては、熱膨張率が約2×10−6
/℃である。なお、図4において、島状突起部の形状は
長方形として示してあるが、形状はこれにこだわらな
い。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the nickel content and the coefficient of thermal expansion in an iron-nickel alloy. In the present invention, the nickel content is set within the range of 8% to 44%, and the thermal expansion coefficient is adjusted within the range of 1 × 10 −6 / ° C. to 4 × 10 −6 / ° C. The nickel content of the iron-nickel alloy currently used as the standard material is 36 ± 2%, 38 ±
There are 3 types, 2% and 42 ± 2%, and the nickel content is 3
The standard coefficient of thermal expansion is 1 × 10 −6 / ° C. at 6 % and 4 × 10 −6 / ° C. at 42%. On the other hand, the coefficient of thermal expansion of the chamber 3 made of silicon is about 2.6 × 10 −6 / ° C., although there is a slight difference depending on the crystal orientation. The coefficient of thermal expansion of the silicon chamber 3 used in this example was 2.8 × 10 −6 / ° C. Therefore,
The nickel content of the iron-nickel alloy used for the diaphragm 10 was set to 38%. Moreover, the coefficient of thermal expansion of aramid used as the diaphragm base material 10-3 is about 2 × 10 −6.
/ ° C. In addition, in FIG. 4, the shape of the island-shaped protrusions is shown as a rectangle, but the shape is not limited to this.

【0020】図5は、熱膨張率の大きく異なる材料を用
いて、インクジェットヘッドを組立て、チャンバプレー
ト3と振動板10とのノズル配列方向の位置ずれが発生
した例である。振動板基材部10―3に熱膨張率約20
×10−6/℃、サポート部と島状突起部とを構成する
金属部には熱膨張率約18×10−6/℃のものを用い
た。このようにチャンバプレート3と振動板10との位
置ずれ、特にノズル配列方向の位置ずれが発生すると、
圧電素子8の伸縮により変形する振動板10の変形量が
変わるため、加圧室6の圧力変化量が変わり、インク滴
の飛行速度やインク滴量が変化する。従って、ノズル間
でのインク的特性ばらつきが生じるため、製品歩留まり
低下につながる。
FIG. 5 shows an example in which the ink jet head is assembled by using materials having greatly different coefficients of thermal expansion, and the displacement of the chamber plate 3 and the diaphragm 10 in the nozzle arrangement direction occurs. The diaphragm base material 10-3 has a coefficient of thermal expansion of about 20.
× 10 -6 / ℃, the metal portion constituting the support portion and the island-shaped protrusions used was the about 18 × 10 -6 / ℃ thermal expansion coefficient. In this way, when the positional displacement between the chamber plate 3 and the vibrating plate 10, particularly the positional displacement in the nozzle array direction occurs,
Since the amount of deformation of the vibrating plate 10 that deforms due to expansion and contraction of the piezoelectric element 8 changes, the amount of pressure change in the pressurizing chamber 6 changes, and the flight speed of ink drops and the amount of ink drops change. Therefore, variations in ink characteristics occur among nozzles, leading to a reduction in product yield.

【0021】図6は、本例におけるチャンバプレート3
と振動板10を用いた場合の、チャンバプレート3と振
動板10との位置関係を測定した結果である。本例の方
法を用いることで、位置ずれの問題を解決でき、一様で
良好な特性を得ることができる。また、熱膨張率の近い
材料を用いることによって、プレート貼り合せ時のそり
量も2ミクロン以下に押さえることができた。
FIG. 6 shows the chamber plate 3 in this example.
2 is a result of measuring the positional relationship between the chamber plate 3 and the diaphragm 10 when the diaphragm 10 and the diaphragm 10 are used. By using the method of this example, it is possible to solve the problem of positional deviation and obtain uniform and excellent characteristics. Further, by using a material having a similar coefficient of thermal expansion, the amount of warpage during plate bonding could be suppressed to 2 μm or less.

【0022】本例では、島状の突起部とそれを取り囲む
サポート部を形成している。島状突起部10―1は、圧
電素子8と振動板10の位置ずれが生じた場合でも、圧
電素子8の伸縮によるエネルギーを振動板10に安定し
て伝達することができる。
In this example, the island-shaped protrusion and the support portion surrounding the island-shaped protrusion are formed. Even if the piezoelectric element 8 and the diaphragm 10 are misaligned, the island-shaped protrusion 10-1 can stably transfer the energy due to the expansion and contraction of the piezoelectric element 8 to the diaphragm 10.

【0023】各部品を位置合わせする際、各部品に位置
決め用の穴を設け位置決めピンにより、高精度な位置決
めを行っている。本例で用いているアラミド樹脂等を振
動板基材10―3として用いた場合、位置決め穴として
の強度不足から、位置決め穴周辺に金属部分を残してエ
ッチングをし、金属部分によって強度を保つ加工が行わ
れる。
When aligning each component, each component is provided with a positioning hole to perform highly accurate positioning by using a positioning pin. When the aramid resin or the like used in this example is used as the vibration plate base material 10-3, the strength of the positioning hole is insufficient, so etching is performed by leaving the metal part around the positioning hole and maintaining the strength by the metal part. Is done.

【0024】図7にリング状にエッチングした外周(つ
まりサポート部10―2)を設けない例を示す。この場
合、位置決め穴周辺の金属部分がスペーサの役目をし
て、チャンバプレート3の壁面上部と振動板10との接
着時部分に圧力が良好に加わらず、接着不良を生じて隣
接チャネル間のリークの発生する恐れがある。また、接
着治具に微細加工を施すことで、この問題を軽減できる
が、微細加工の深さ制御が必要となる。
FIG. 7 shows an example in which the ring-shaped etched outer periphery (that is, the support portion 10-2) is not provided. In this case, the metal portion around the positioning hole serves as a spacer, and the pressure is not properly applied to the portion where the upper wall surface of the chamber plate 3 and the vibration plate 10 are adhered to each other, resulting in adhesion failure and leakage between adjacent channels. May occur. Further, although this problem can be mitigated by subjecting the bonding jig to microfabrication, it is necessary to control the depth of microfabrication.

【0025】本発明では、図8に示すように、位置決め
穴周辺に金属部分を残した場合でも、サポート部10―
2を設けているため、チャンバプレート3の壁面上部と
振動板10との接着時に、プレート接着部全体に一様で
良好な圧力を加えることができる。
In the present invention, as shown in FIG. 8, even if a metal portion is left around the positioning hole, the support portion 10-
Since 2 is provided, a uniform and good pressure can be applied to the entire plate bonded portion when the upper wall surface of the chamber plate 3 and the diaphragm 10 are bonded.

【0026】ヘッド組立てを行う際、組立てに用いる治
具の加工ばらつき、又はヘッド部品の加工ばらつきによ
りチャンバプレート3と振動板10との位置関係が、全
体的にずれてしまう場合がある。この場合、チャンバプ
レート3の壁面上部と振動板10との接着時に圧力の偏
りが生じ、接着不良を生じて隣接チャネル間のリークが
発生する恐れがある。
When the head is assembled, the positional relationship between the chamber plate 3 and the vibrating plate 10 may be displaced as a whole due to variations in the jig used for the assembly or variations in the head parts. In this case, pressure may be biased when the upper wall surface of the chamber plate 3 and the vibrating plate 10 are bonded to each other, resulting in defective bonding and leakage between adjacent channels.

【0027】本発明では、図2に示すように、「振動板
サポート部10―2間の幅W1<チャンバプレート3の
インク流路の幅W2」とすることで、前記組立て時の接
着性を向上し、隣接チャネル間のリークによる歩留まり
低下を防止することができる。
In the present invention, as shown in FIG. 2, the adhesiveness at the time of assembling is set by "the width W1 between the vibration plate support portions 10-2 <the width W2 of the ink flow path of the chamber plate 3". It is possible to improve and prevent a decrease in yield due to leakage between adjacent channels.

【0028】上記のW1<W2についての具体例を説明
する。振動板サポート部とチャンバープレートで位置ず
れが発生するのは、A.位置決め穴部分、B.チャネル
部のピッチ誤差、C.熱膨張の3つが原因として考えら
れる。現在の振動板サポート部の精度は、Aに対してエ
ッチング精度から±5μmの誤差、Bに対しても同じ理
由で±5μmで累計で±10μmの誤差が生じる。Cは
組立て方法で変わり、規定できないものの、シリコンチ
ャンバーと熱膨張率を一致させることで解消可能であ
る。従って、A〜Cで最大±15μm(Cの影響を±5
μmとした場合)の誤差が生じるとする。
A specific example of the above W1 <W2 will be described. The displacement between the diaphragm support and the chamber plate is caused by A. Positioning hole portion, B. Pitch error of channel part, C.I. There are three possible causes of thermal expansion. As for the current precision of the diaphragm support part, an error of ± 5 μm from the etching precision with respect to A and an error of ± 10 μm with respect to B due to the same reason of ± 5 μm occur. Although C varies depending on the assembling method and cannot be specified, it can be resolved by making the coefficient of thermal expansion match that of the silicon chamber. Therefore, the maximum is ± 15 μm in A to C (the influence of C is ± 5
error (in μm).

【0029】ここで100npi(ノズル/インチ)の
場合のチャンバープレートインク流路幅W2は150μ
mである。誤差を考慮すると、W2が150±15μm
よりW2の最小が135μmとなる。従って、W1の誤
差が最大135μmを超えない値の120μmとするこ
とで、加工ばらつきによる隣接チャネル間のリークを防
止できる。同様に、75npiの場合は、W2が200
μmであり、従って、W1を170μmとすれば良い。
In the case of 100 npi (nozzle / inch), the chamber plate ink channel width W2 is 150 μm.
m. Considering the error, W2 is 150 ± 15μm
Therefore, the minimum value of W2 is 135 μm. Therefore, by setting the error of W1 to 120 μm, which is a value not exceeding 135 μm at the maximum, it is possible to prevent leakage between adjacent channels due to processing variations. Similarly, in the case of 75 npi, W2 is 200
μm, and therefore W1 may be 170 μm.

【0030】比で表わせば、 100npiの場合:120(μm)/150(μm)
=0.80 75npiの場合 :170(μm)/200(μm)
=0.85 となり、本例の場合、W2に対しW1は、凡そ0.8〜
0.85とすれば良い。
In terms of ratio, in the case of 100 npi: 120 (μm) / 150 (μm)
= 0.80 75 npi: 170 (μm) / 200 (μm)
= 0.85, and in this example, W1 is approximately 0.8 to W2.
It should be 0.85.

【0031】上記のような、サポート部10―2を設け
た振動板の場合、振動板のたわみ量が減少する可能性が
考えられる。つまり、圧電素子8に同じエネルギーを投
入しても、サポート部が無いものと比べ、インク滴量や
インク滴飛行速度が変化してしまう可能性がある。この
場合、振動板基材部10―3の厚みを変えることで、振
動板たわみ量に関する特性をコントロールすることで解
決可能なため、何ら問題とはならない。
In the case of the diaphragm provided with the support portion 10-2 as described above, it is conceivable that the deflection amount of the diaphragm may be reduced. That is, even if the same energy is applied to the piezoelectric element 8, there is a possibility that the ink droplet amount and the ink droplet flight speed may change as compared with those without the support portion. In this case, there is no problem because the problem can be solved by changing the thickness of the diaphragm base member 10-3 to control the characteristic relating to the deflection amount of the diaphragm.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明によれば、チャンバプレートはシ
リコンウェハを用いて高精度で作成する。振動板はシリ
コンと熱膨張率の極めて近い鉄ニッケル合金とアラミド
樹脂と間の薄い接着剤層からなること、更に、インクに
触れるインク流路側を耐薬品性の高いアラミド樹脂と
し、鉄ニッケル合金側はチャネル毎リング状にエッチン
グして、島状の突起部とそれを取り囲むサポート部を形
成することにより、高精度な組立てを行うことが可能で
ある。加えて、リング状にエッチングした外周つまりサ
ポート部の大きさは、流路を形成する壁面の幅よりも小
さくすることで、組立て時の接着性を向上し、隣接チャ
ネル間のリークによる歩留まり低下を防止することがで
きる。
According to the present invention, the chamber plate is made with high precision using a silicon wafer. The diaphragm consists of a thin adhesive layer between the iron-nickel alloy and the aramid resin, which have a coefficient of thermal expansion very close to that of silicon, and the ink flow path side that comes into contact with the ink is made of aramid resin with high chemical resistance, and the iron-nickel alloy side. By etching each channel in a ring shape to form island-shaped protrusions and support portions surrounding the island-shaped protrusions, highly accurate assembly can be performed. In addition, the size of the ring-shaped outer periphery, that is, the support portion, is smaller than the width of the wall surface forming the flow path, which improves the adhesiveness during assembly and reduces the yield due to leakage between adjacent channels. Can be prevented.

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

【図1】 本発明で用いた、インクジェットヘッドの構
成を示す断面図である
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an inkjet head used in the present invention.

【図2】 本発明で用いた、インクジェットヘッドの構
成を示す図1A−A部断面図である
FIG. 2 is a cross-sectional view of a portion of FIG. 1A-A showing a configuration of an inkjet head used in the present invention.

【図3】 本発明で用いた、振動板の平面図であるFIG. 3 is a plan view of a diaphragm used in the present invention.

【図4】 鉄ニッケル合金における、ニッケル含有量と
熱膨張率の関係を表す図である
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a nickel content and a coefficient of thermal expansion in an iron-nickel alloy.

【図5】 熱膨張率の大きく異なる材料を用いた場合の
位置ずれ状態を示す図である
FIG. 5 is a diagram showing a misaligned state when materials having greatly different coefficients of thermal expansion are used.

【図6】 本発明で用いた、熱膨張率の近い材料を用い
た場合の位置ずれ状態を示す図である
FIG. 6 is a diagram showing a misaligned state when a material having a similar coefficient of thermal expansion is used in the present invention.

【図7】 サポート部を設けない例を示す図であるFIG. 7 is a diagram showing an example in which a support part is not provided.

【図8】 本発明で用いた、サポート部を設けない例を
示す図である
FIG. 8 is a view showing an example used in the present invention, in which a support portion is not provided.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1はオリフィスプレート、2はオリフィス、3はチャン
バプレート、4は共通インク通路、5はリストリクタ、
6は加圧室、7はハウジング、8は圧電素子、9は圧電
素子固定板、10―1は振動板島状突起部、10―2は
振動板サポート部、10―3は振動板基材部、10は1
0―1、2、3からなる振動板、11は接着治具、12
は位置決めピン、13は位置決め穴
1 is an orifice plate, 2 is an orifice, 3 is a chamber plate, 4 is a common ink passage, 5 is a restrictor,
Reference numeral 6 is a pressurizing chamber, 7 is a housing, 8 is a piezoelectric element, 9 is a piezoelectric element fixing plate, 10-1 is a diaphragm island projection, 10-2 is a diaphragm support, and 10-3 is a diaphragm base material. Part, 10 is 1
A diaphragm consisting of 0-1, 2, and 3, 11 is a bonding jig, and 12
Is a positioning pin, 13 is a positioning hole

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永田 純 茨城県ひたちなか市武田1060番地 日立工 機株式会社内 Fターム(参考) 2C057 AF40 AG44 AG53 AG55 AP25 AP33 AP77 AQ02 BA03 BA14   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Jun Nagata             Hitachiko, 1060 Takeda, Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture             Machine Co., Ltd. F-term (reference) 2C057 AF40 AG44 AG53 AG55 AP25                       AP33 AP77 AQ02 BA03 BA14

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】インクを蓄える加圧室と、インク流路及び
逆流防止となるリストリクタと、電気信号の印加により
前記加圧室内に圧力変動を発生させる圧電素子と、前記
加圧室とリストリクタの壁面のうち少なくとも一部を形
成し、前記圧電素子と弾性材料で連結されている振動板
と、前記リストリクタにインクを供給する共通インク供
給路と、インク液滴を加圧室から噴射するオリフィス
と、前記圧電素子を固定する圧電素子固定板と、前記加
圧室に連通しインクを吐出する複数のノズルとから構成
されたオンデマンド型マルチノズルインクジェットヘッ
ドにおいて、前記振動板は、前記圧電素子が弾性体によ
り接合されるものであって、一方の面にエッチングによ
り形成された島状の突起部と、前記突起部を囲むサポー
ト部とからなり、前記サポート部のノズル配列方向の幅
は、加圧室の壁幅よりも広いことを特徴とするインクジ
ェットプリントヘッド。
1. A pressurizing chamber for storing ink, a restrictor for preventing ink flow and backflow, a piezoelectric element for generating pressure fluctuation in the pressurizing chamber by applying an electric signal, the pressurizing chamber and wrist. A diaphragm that forms at least a part of the wall surface of the restrictor and is connected to the piezoelectric element with an elastic material, a common ink supply path that supplies ink to the restrictor, and an ink droplet is ejected from the pressure chamber. In the on-demand type multi-nozzle inkjet head including an orifice, a piezoelectric element fixing plate that fixes the piezoelectric element, and a plurality of nozzles that communicate with the pressure chamber and eject ink, the vibrating plate is The piezoelectric element is joined by an elastic body, and is composed of an island-shaped protrusion formed on one surface by etching, and a support portion surrounding the protrusion. The nozzle arrangement direction of the width of the support portion, the ink jet print head, characterized in that wider than the wall width of the pressurizing chamber.
【請求項2】前記振動板と、加圧室及びリストリクタを
形成するチャンバプレートの熱膨張係数が略同じである
ことを特徴とする請求項1記載のインクジェットプリン
トヘッド。
2. The ink jet print head according to claim 1, wherein the vibrating plate and the chamber plate forming the pressurizing chamber and the restrictor have substantially the same coefficient of thermal expansion.
【請求項3】前記チャンバプレートはシリコン単結晶か
らなることを特徴とする請求項1又は2記載のインクジ
ェットプリントヘッド。
3. The ink jet print head according to claim 1, wherein the chamber plate is made of silicon single crystal.
【請求項4】前記振動板は、アラミド樹脂と熱硬化型接
着剤と鉄ニッケル合金の3層構造であることを特徴とす
る請求項3記載のインクジェットプリントヘッド。
4. The ink jet print head according to claim 3, wherein the diaphragm has a three-layer structure of an aramid resin, a thermosetting adhesive, and an iron-nickel alloy.
【請求項5】前記振動板は、前記チャンバプレートに熱
硬化型接着剤で接着されていることを特徴とする請求項
1又は2記載のインクジェットプリントヘッド。
5. The ink jet print head according to claim 1, wherein the vibration plate is adhered to the chamber plate with a thermosetting adhesive.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007127136A (en) * 2007-02-23 2007-05-24 Brother Ind Ltd Liquid transfer device

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