JP2006076128A - Inkjet recording head - Google Patents

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Takamaro Yamashita
隆麿 山下
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inkjet recording head which is free from deformation variation of diaphragms and is superior in ink delivery efficiency. <P>SOLUTION: Recessed parts 18 having a specified dimension are provided on the surface of the diaphragm 12 according to a given arrangement pitch. In this embodiment, for example, the recessed parts (one side: 30 μm, depth: 5 μm) are arranged at a pitch of 120 μm. The range shown by a broken line is a range where a piezoelectric element 20 is bonded. Namely, the recessed parts 18 are provided on the connecting surface with the piezoelectric element 20 and on its periphery. As shown in the drawing (a), the surplus adhesive agent 22 is absorbed by the recessed parts 18 provided on the bonding surface of the diaphragm 12, in connecting the diaphragm 12 to the piezoelectric element 20 with an adhesive agent 22. Thus, the surplus adhesive agent 22 is squeezed out around the piezoelectric element 20 and is cured, preventing the bonding area/shape between the diaphragm 12 and the piezoelectric element 20 from being varied. When the displacement amount of the piezoelectric element 20 is constant, the displacement of the diaphragm 12 is constant, eliminating the deformation variation of the diaphragm of the inkjet recording head. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、インクを加圧し圧力波を発生させる振動板と、前記振動板に接着され、これを振動させる圧電素子と、を備えたインクジェット記録ヘッドに関する。   The present invention relates to an ink jet recording head including a vibration plate that pressurizes ink to generate a pressure wave, and a piezoelectric element that is bonded to the vibration plate and vibrates the vibration plate.

圧電型のインクジェット記録ヘッド、すなわち圧力室の一部を形成する振動板と該振動板を変形させるために接着された圧電素子を有する構造のインクジェット記録ヘッドにおいて、その接着工程において振動板と圧電素子の間で余分な接着材のはみ出しが発生する問題が存在する。   Piezoelectric ink jet recording head, that is, an ink jet recording head having a structure forming a part of a pressure chamber and a piezoelectric element bonded to deform the vibration plate. There is a problem that excess adhesive protrudes between the two.

例えば図8に示すように、圧電素子100が振動板102と接着剤104で接着される際、余分な接着剤104が圧電素子100の端部にはみ出し、且つその量がばらついている。接着剤104のはみ出し部分がばらつくことにより振動板102の剛性にもばらつきが発生し、圧電素子100の変位が一定であるのに対して、個々の振動板102の変形にばらつきが発生するため、吐出されるドロップ(液滴)の特性にもばらつきが生じてしまう。   For example, as shown in FIG. 8, when the piezoelectric element 100 is bonded to the diaphragm 102 with the adhesive 104, the excess adhesive 104 protrudes from the end of the piezoelectric element 100 and the amount thereof varies. Since the protruding portion of the adhesive 104 varies, the rigidity of the diaphragm 102 also varies, and the displacement of the piezoelectric element 100 is constant, whereas the deformation of each diaphragm 102 varies. Variations also occur in the characteristics of the discharged drops.

上記のような圧電素子と振動板の接着においては、例えば接着材のはみ出しを抑えるために接着材の塗布量管理を行う方法が提案されているが、効果は十分でない。   In bonding the piezoelectric element and the diaphragm as described above, for example, a method of managing the coating amount of the adhesive material in order to suppress the protrusion of the adhesive material has been proposed, but the effect is not sufficient.

また、図9に示すように振動板106の接合面にアイランド部(凸段差)108を設け、はみ出した接着剤104をアイランド部108の側壁に収納し、振動板106の変異量のばらつきを抑える構造も提案されている。しかし、この構造では振動板106の接合面(活性部)のみが厚くなり、周辺の不活性部の剛性が相対的に低下するので、圧電素子による加圧の際、圧力室の加圧効率が低下してしまう。   Further, as shown in FIG. 9, an island part (convex step) 108 is provided on the joint surface of the diaphragm 106, and the protruding adhesive 104 is accommodated in the side wall of the island part 108 to suppress variation in variation of the diaphragm 106. A structure has also been proposed. However, in this structure, only the joint surface (active part) of the diaphragm 106 is thick, and the rigidity of the surrounding inactive part is relatively lowered. Therefore, when the pressure is applied by the piezoelectric element, the pressure efficiency of the pressure chamber is increased. It will decline.

あるいは図10のように、振動板の圧電素子との接合部にはみ出した接着材逃げのためのアイランド部211を設け、その内部に凹部212を設けることで、振動板210へ流れ出る接着剤204を凹部212が吸収し、振動板210への接着剤204の流れ出しを阻止する方法も提案されている(例えば、特許文献1参照)。   Alternatively, as shown in FIG. 10, an island portion 211 for escaping the adhesive that protrudes from the joint portion of the diaphragm with the piezoelectric element is provided, and a concave portion 212 is provided therein, whereby the adhesive 204 that flows out to the diaphragm 210 is provided. A method has also been proposed in which the recess 212 absorbs and prevents the adhesive 204 from flowing out to the diaphragm 210 (see, for example, Patent Document 1).

また、はみ出した接着剤を収容する凹部を圧電素子側に設けた例も存在する。例えば図11に示すように、振動板304と圧電素子303とを接着する際の余剰の接着剤305を収容する収容手段として圧電素子303端部の全周縁にわたり、逃げ溝315が形成されている。この逃げ溝315が流出する接着剤305を吸収し、各圧電素子303の端面から流出した接着剤305があふれ出すことを防ぐことができる(例えば、特許文献2参照)。   There is also an example in which a concave portion for accommodating the protruding adhesive is provided on the piezoelectric element side. For example, as shown in FIG. 11, a relief groove 315 is formed over the entire periphery of the end portion of the piezoelectric element 303 as a storage means for storing excess adhesive 305 when the diaphragm 304 and the piezoelectric element 303 are bonded. . The escape groove 315 can absorb the adhesive 305 flowing out and prevent the adhesive 305 flowing out from the end face of each piezoelectric element 303 from overflowing (see, for example, Patent Document 2).

あるいは圧電素子の活性部のみに塗布された接着剤が活性部から周囲の不活性部の領域にはみ出すことを防止するため、活性部の両側に接着逃げ溝を設けることにより、はみ出した接着剤が隣接する不活性部まで流出することなく接着剤逃げ溝に流れ込むような接着剤逃げ溝を形成する方法も提案されている(例えば、特許文献3参照)。   Alternatively, in order to prevent the adhesive applied only to the active part of the piezoelectric element from protruding from the active part to the surrounding inactive part region, by providing adhesive escape grooves on both sides of the active part, the protruding adhesive There has also been proposed a method of forming an adhesive escape groove that flows into the adhesive escape groove without flowing out to an adjacent inactive portion (see, for example, Patent Document 3).

しかし特許文献1のようにアイランド部に凹部を設ける方法では振動板の接合面(活性部)のみが厚くなり、周辺の不活性部の剛性が相対的に低下するので、圧電素子による加圧の際、圧力室の加圧効率が低下する問題は解決できない。   However, in the method of providing the recess in the island part as in Patent Document 1, only the joint surface (active part) of the diaphragm becomes thick and the rigidity of the peripheral inactive part is relatively lowered. At this time, the problem that the pressurization efficiency of the pressure chamber decreases cannot be solved.

また特許文献2、3のように圧電素子側に凹部を設けることにより、振動板側に凹凸を設ける必要はなくなる替わりに圧電素子の加工が必要となるので、加工コストと加工時間がかかるようになる。   In addition, as described in Patent Documents 2 and 3, by providing a concave portion on the piezoelectric element side, it is not necessary to provide an unevenness on the diaphragm side, but it is necessary to process the piezoelectric element, so that processing cost and processing time are increased. Become.

そこで本発明は、圧電素子との接合面にあたる振動板表面に凹み形状を設けることにより、圧電素子周囲への接着材はみ出しを抑制する。これにより振動板の変形ばらつきがなくなり、吐出されるドロップ(液滴)の均一性を確保できる。これにより、従来採用されていた圧電素子接合部に接着材逃げのためのアイランド、あるいは接合面端部のみの段差形状を設ける必要がなくなり、また振動板が均一に変位することにより、ドロップ(液滴)の吐出効率も向上する。   Therefore, the present invention suppresses the adhesive material from protruding to the periphery of the piezoelectric element by providing a concave shape on the surface of the diaphragm corresponding to the joint surface with the piezoelectric element. Thereby, the deformation variation of the diaphragm is eliminated, and the uniformity of the discharged drop (droplet) can be ensured. As a result, it is not necessary to provide an island for the escape of the adhesive material or a stepped shape only at the end of the joining surface at the piezoelectric element joining portion, which has been conventionally employed, and the diaphragm (displacement) is uniformly displaced, so that the drop (liquid Droplet ejection efficiency is also improved.

また、振動板の応力/変形特性を凹み形状で制御できるため、例えば、圧電素子の不活性部にあたる振動板周辺部分の剛性を大きくすることができ、作製時のハンドリング性向上、振動板材料のピンホール回避においても効果が得られる。
特開2003―39669号公報 (図4、第4〜5頁) 特開平11―320875号公報 (図1、第3〜5頁) 特開平6―188472号公報 (図7、第3〜4頁)
In addition, since the stress / deformation characteristics of the diaphragm can be controlled by the concave shape, for example, the rigidity of the periphery of the diaphragm, which is an inactive part of the piezoelectric element, can be increased. An effect is also obtained in avoiding pinholes.
Japanese Patent Laid-Open No. 2003-39669 (FIG. 4, pages 4 to 5) Japanese Patent Laid-Open No. 11-320875 (FIG. 1, pages 3 to 5) JP-A-6-188472 (FIG. 7, pages 3-4)

本発明は上記事実を考慮し、振動板の変形ばらつきがなく吐出効率に優れたインクジェット記録ヘッドを提供することを目的とする。   In consideration of the above facts, the present invention has an object to provide an ink jet recording head that is excellent in ejection efficiency without variation in deformation of the diaphragm.

請求項1に記載のインクジェット記録ヘッドは、インクを加圧し圧力波を発生させる振動板と、前記振動板に接着され、これを振動させる圧電素子と、を備えたインクジェット記録ヘッドであって、前記振動板の、前記圧電素子との接着面に凹部を形成したことを特徴とする。   The ink jet recording head according to claim 1, comprising: a vibration plate that pressurizes ink to generate a pressure wave; and a piezoelectric element that is bonded to the vibration plate and vibrates the vibration plate, A concave portion is formed on an adhesive surface of the diaphragm with the piezoelectric element.

上記構成の発明では、接着剤のはみ出しによる振動版の変形のばらつきを抑えることができ、接着材の逃げとしての圧電素子との接着部のアイランド(凸部)形成や圧電素子側の逃げの段差を設ける必要がないので、その形状から発生する応力集中を防ぎ、長寿命で吐出効率に優れたインクジェット記録ヘッドとすることができる。   In the invention with the above configuration, variation in deformation of the vibration plate due to the protrusion of the adhesive can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent the stress concentration generated from the shape of the ink jet recording head and to provide an ink jet recording head having a long life and excellent discharge efficiency.

請求項2に記載のインクジェット記録ヘッドは、 インクを加圧し圧力波を発生させる振動板と、前記振動板に接着され、これを振動させる圧電素子と、を備えたインクジェット記録ヘッドであって、前記振動板の、前記圧電素子との接着面およびその周囲に凹部を形成したことを特徴とする。   The inkjet recording head according to claim 2, comprising: a vibration plate that pressurizes ink to generate a pressure wave; and a piezoelectric element that is bonded to the vibration plate and vibrates the vibration plate, The diaphragm is characterized in that a concave portion is formed on and around the adhesion surface of the diaphragm with the piezoelectric element.

上記構成の発明では、凹部を圧電素子との接着面およびその周囲に形成したことにより、接着面の周囲すなわち不活性部と接着面である活性部との強度が不連続に変化し振動板の変形に影響することを防ぐことができる。   In the invention with the above configuration, the recesses are formed on and around the bonding surface with the piezoelectric element, so that the strength of the periphery of the bonding surface, that is, the inactive portion and the active portion that is the bonding surface changes discontinuously. It is possible to prevent the deformation from being affected.

請求項3に記載のインクジェット記録ヘッドは、インクを加圧し圧力波を発生させる振動板と、前記振動板に接着され、これを振動させる圧電素子と、を備えたインクジェット記録ヘッドであって、前記振動板の、前記圧電素子との接着面側全面に凹部を形成したことを特徴とする。   An ink jet recording head according to claim 3, comprising: a vibration plate that pressurizes ink to generate a pressure wave; and a piezoelectric element that is bonded to the vibration plate and vibrates the vibration plate, A concave portion is formed on the entire surface of the diaphragm on the side of the bonding surface with the piezoelectric element.

上記構成の発明では、凹部を振動板の全面に形成したことにより、振動板にアイランド端や凹部の有無のような不連続点を持たないため振動板の信頼性を確保できる。   In the invention with the above configuration, since the concave portion is formed on the entire surface of the diaphragm, the diaphragm has no discontinuous points such as the presence or absence of island ends or concave portions, so that the reliability of the diaphragm can be ensured.

請求項4に記載のインクジェット記録ヘッドは、前記凹部の配置ピッチは均一であることを特徴とする。   The ink jet recording head according to claim 4 is characterized in that the arrangement pitch of the recesses is uniform.

上記構成の発明では、凹部の配置ピッチが均一であるためパターンも単純であり、要求される位置合わせ精度も抑えることができる。   In the invention with the above configuration, since the arrangement pitch of the recesses is uniform, the pattern is simple, and the required alignment accuracy can be suppressed.

請求項5に記載のインクジェット記録ヘッドは、前記凹部の配置ピッチは連続的に変化することを特徴とする。   The ink jet recording head according to claim 5 is characterized in that the arrangement pitch of the recesses continuously changes.

上記構成の発明では、凹部の配置ピッチを連続的に変化させることで、振動板の剛性を配置ピッチにあわせて任意に変化させることができるので振動板の応力/変形特性を所望の特性に制御可能となる。   In the invention with the above configuration, by continuously changing the arrangement pitch of the recesses, the rigidity of the diaphragm can be arbitrarily changed according to the arrangement pitch, so the stress / deformation characteristics of the diaphragm are controlled to the desired characteristics. It becomes possible.

請求項6に記載のインクジェット記録ヘッドは、前記凹部の寸法は均一であることを特徴とする。   The ink jet recording head according to claim 6 is characterized in that the size of the concave portion is uniform.

上記構成の発明では、凹部の寸法が均一であるためパターンも単純であり、使用するマスク等もコストを抑えることができる。   In the invention with the above configuration, the size of the recess is uniform, so the pattern is simple, and the cost of the mask used can be reduced.

請求項7に記載のインクジェット記録ヘッドは、前記凹部の寸法は連続的に変化することを特徴とする。   The ink jet recording head according to claim 7 is characterized in that the size of the recess continuously changes.

上記構成の発明では、、凹部の寸法を連続的に変化させることで、振動板の剛性を凹部の寸法にあわせて任意に変化させることができるので振動板の応力/変形特性を所望の特性に制御可能となる。   In the invention with the above configuration, by continuously changing the size of the recess, the rigidity of the diaphragm can be arbitrarily changed according to the size of the recess, so that the stress / deformation characteristics of the diaphragm can be changed to desired characteristics. Control becomes possible.

請求項8に記載のインクジェット記録ヘッドは、前記凹部同士を連通する連通路を備えたことを特徴とする。   According to an eighth aspect of the present invention, there is provided an ink jet recording head comprising a communication path that communicates the recesses.

上記構成の発明では、凹部同士を連通する連通路によって、部分的に接着剤の量が過剰になり、個別の凹部で吸収しきれない量の接着剤にも周囲の凹部に逃がすことで対応できる。   In the invention of the above configuration, the amount of the adhesive is partially excessive due to the communication path that connects the recesses, and it is possible to cope with the amount of adhesive that cannot be absorbed by the individual recesses by letting it escape to the surrounding recesses. .

請求項9に記載のインクジェット記録ヘッドは、前記連通路により連通された凹部のうち少なくとも一つが大気と連通していることを特徴とする。   The ink jet recording head according to claim 9 is characterized in that at least one of the recesses communicated by the communication path communicates with the atmosphere.

上記構成の発明では、接着剤が凝固する際に発生するアウトガスの量が多い場合でも連通路を経由して凹部から大気中に排気することで対応できる。   In the invention with the above configuration, even when the amount of outgas generated when the adhesive solidifies, it can be dealt with by exhausting it from the recess to the atmosphere via the communication path.

請求項10に記載のインクジェット記録ヘッドは、前記凹部はエッチングにより形成されることを特徴とする。   The ink jet recording head according to claim 10 is characterized in that the recess is formed by etching.

上記構成の発明では、振動板に凹部を形成する際にマスクパターンの変更と、振動板のエッチング深さの変更で足りるため、新たな工程の追加が不要となり製造コスト・時間を節約することができる。   In the invention with the above configuration, when the concave portion is formed in the diaphragm, it is sufficient to change the mask pattern and the etching depth of the diaphragm, so that it is not necessary to add a new process, and manufacturing cost and time can be saved. it can.

本発明は上記構成としたので、振動板の変形ばらつきがなく吐出効率に優れたインクジェット記録ヘッドとすることができた。   Since the present invention has the above-described configuration, an ink jet recording head having no variation in deformation of the vibration plate and excellent discharge efficiency can be obtained.

図1には、本発明の第1実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの振動板の構造が示されている。   FIG. 1 shows the structure of the diaphragm of the ink jet recording head according to the first embodiment of the present invention.

図1(a)(b)に示すように、振動板12の表面には所定の寸法をもつ凹部18が所定の配置ピッチに従って設けられている。例えば本実施形態ではSUSを材質とする厚さ約20μmの振動板12上に、正方形形状の凹部(1辺30μm、深さ5μm)をピッチ120μmで配置している。この上に素子サイズ600μm四方、厚さ約35μmの圧電素子20を接着する。破線で示す範囲が圧電素子20の接着される範囲となる。すなわち凹部18は圧電素子20との接合面および周辺に設けられている。   As shown in FIGS. 1A and 1B, concave portions 18 having predetermined dimensions are provided on the surface of the diaphragm 12 according to a predetermined arrangement pitch. For example, in this embodiment, square-shaped concave portions (one side 30 μm, depth 5 μm) are arranged at a pitch of 120 μm on a diaphragm 12 made of SUS and having a thickness of about 20 μm. A piezoelectric element 20 having an element size of 600 μm square and a thickness of about 35 μm is adhered thereon. A range indicated by a broken line is a range to which the piezoelectric element 20 is bonded. That is, the recess 18 is provided on the joint surface with the piezoelectric element 20 and the periphery thereof.

これにより図1(a)のように、振動板12と圧電素子20とを接着剤22で接合する際、余剰の接着剤22は振動板12の接着面に設けられた凹部18にて吸収される。このため余分な接着剤22が圧電素子20の周囲にはみ出して固化し、振動板12と圧電素子20との接触面積・形状がばらつくことを防ぐことができる。   As a result, as shown in FIG. 1A, when the diaphragm 12 and the piezoelectric element 20 are joined with the adhesive 22, the excess adhesive 22 is absorbed by the recess 18 provided on the adhesion surface of the diaphragm 12. The For this reason, it is possible to prevent the excess adhesive 22 from protruding around the piezoelectric element 20 and solidifying, and the contact area / shape between the diaphragm 12 and the piezoelectric element 20 from varying.

このため圧電素子20の変異量が一定であれば振動板12の変位も一定となり、振動板の変形ばらつきがないインクジェット記録ヘッドとすることができる。   For this reason, if the amount of variation of the piezoelectric element 20 is constant, the displacement of the diaphragm 12 is also constant, and an ink jet recording head free from variations in deformation of the diaphragm can be obtained.

また、凹部18の形状は本実施形態のような正方形に限らず円、長方形、三角など様々な形状を目的やコスト等に応じて選択・適用することができるのは言うまでもない。   Needless to say, the shape of the recess 18 is not limited to a square as in the present embodiment, and various shapes such as a circle, a rectangle, and a triangle can be selected and applied according to the purpose and cost.

図2には、本発明の第2実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの振動板の構造が示されている。   FIG. 2 shows the structure of the diaphragm of the ink jet recording head according to the second embodiment of the present invention.

図2に示すように、振動板12の表面に所定の寸法をもつ凹部18が所定の配置ピッチに従って設けられている点は第1実施形態と同様である。破線で示す範囲が圧電素子20の接着される範囲となるが、本実施形態においては凹部18は圧電素子20との接合面および周辺に限らず、圧電素子20と接合する側の面全体にわたって設けられている。   As shown in FIG. 2, the point that recesses 18 having predetermined dimensions are provided on the surface of the diaphragm 12 in accordance with a predetermined arrangement pitch is the same as in the first embodiment. The range indicated by the broken line is the range to which the piezoelectric element 20 is bonded. In this embodiment, the recess 18 is not limited to the bonding surface to the piezoelectric element 20 and its periphery, but is provided over the entire surface to be bonded to the piezoelectric element 20. It has been.

本実施形態において凹部18は全面で同じ形状、同じ配置ピッチとしてもよいが、意識的に凹部18の形状あるいは配置ピッチ、または両方を場所によって変えることで、圧電素子20と接合する活性部と周辺の不活性部の剛性に変化をもたせることができる。   In the present embodiment, the recesses 18 may have the same shape and the same arrangement pitch on the entire surface, but the active part and the periphery to be joined to the piezoelectric element 20 can be changed by consciously changing the shape and / or arrangement pitch of the recesses 18 depending on the location. It is possible to change the rigidity of the inactive part.

たとえば振動板12の不活性部の凹部18を浅く、あるいはピッチを粗くするなどして振動板12の不活性部の剛性を活性部に比較して相対的に高めることで、加工作業時のハンドリング性向上、振動板材料のピンホール回避などの効果をもたせながら吐出効率の高いインクジェット記録ヘッドとすることができる。   For example, the concave portion 18 of the inactive portion of the diaphragm 12 is shallower or the pitch is roughened to relatively increase the rigidity of the inactive portion of the diaphragm 12 as compared with the active portion, thereby handling during machining operations. It is possible to obtain an ink jet recording head with high ejection efficiency while providing effects such as improvement in performance and avoiding pinholes in the diaphragm material.

図3には、本発明の第3実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの振動板の構造が示されている。   FIG. 3 shows the structure of the diaphragm of the ink jet recording head according to the third embodiment of the present invention.

図3に示すように、振動板12の表面にはメッシュ状の凹部18が所定の寸法、所定の配置ピッチで設けられている。例えば本実施形態では幅15μm、深さ5μmの凹部18が配置ピッチ120μmで圧電素子20との接合面および周辺をカバーする形状に設けられている。   As shown in FIG. 3, mesh-shaped recesses 18 are provided on the surface of the diaphragm 12 with a predetermined size and a predetermined arrangement pitch. For example, in the present embodiment, the recesses 18 having a width of 15 μm and a depth of 5 μm are provided in a shape that covers the bonding surface and the periphery of the piezoelectric element 20 with an arrangement pitch of 120 μm.

本実施形態のようにメッシュ(網目)形状の凹部18であれば、振動板12と圧電素子20とを接着する際に接着剤22が局所的に多量であっても、凹部18同士がすべて連通しているので速やかに接合面全体に接着剤22が行き渡り、接着剤22のはみ出し・ばらつきを抑えることができる。   In the case of the mesh-shaped recess 18 as in this embodiment, even when the diaphragm 12 and the piezoelectric element 20 are bonded to each other, even if the adhesive 22 is locally large, all the recesses 18 communicate with each other. As a result, the adhesive 22 quickly spreads over the entire joining surface, and the protrusion and variation of the adhesive 22 can be suppressed.

本実施形態においても第2実施形態と同様、意識的に凹部18の形状(深さ、幅)あるいは配置ピッチ、または両方を場所によって変えることで、圧電素子20と接合する活性部と周辺の不活性部の剛性に変化をもたせることができる。   Also in the present embodiment, as in the second embodiment, the shape (depth, width) and / or the arrangement pitch of the recesses 18 are consciously changed depending on the location, so that the active portion joined to the piezoelectric element 20 and the surrounding area are not affected. It is possible to change the rigidity of the active part.

図4には、本発明の第4実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの振動板の構造が示されている。   FIG. 4 shows the structure of the diaphragm of the ink jet recording head according to the fourth embodiment of the present invention.

図4に示すように、振動板12の表面には同心円形状の凹部18が所定の寸法、所定の配置ピッチで設けられている。本実施形態では圧電素子20の形状が円または楕円であった場合、これに適合する形状の凹部18を設けることで接着剤22が圧電素子20の周囲にはみ出して固化し、振動板12と圧電素子20との接触面積・形状がばらつくことを防ぐことができる。   As shown in FIG. 4, concentric recesses 18 are provided on the surface of the diaphragm 12 with a predetermined size and a predetermined arrangement pitch. In the present embodiment, when the shape of the piezoelectric element 20 is a circle or an ellipse, the adhesive 22 protrudes from the periphery of the piezoelectric element 20 and solidifies by providing the concave portion 18 having a shape suitable for the piezoelectric element 20. It is possible to prevent the contact area / shape with the element 20 from varying.

本実施形態では凹部18は同心円状としたが、レコード盤の溝のような螺旋形状でも、あるいは蜘蛛の巣状に放射状の溝と併用するなど様々な変形例でも同様の効果を得ることができる。   In this embodiment, the concave portion 18 is concentric. However, the same effect can be obtained in various modifications such as a spiral shape like a groove of a record board or a combination of radial grooves in a spider web shape. .

また本実施形態においても第2実施形態と同様、意識的に凹部18の形状(深さ、幅)あるいは配置ピッチ、または両方を場所によって変えることで、圧電素子20と接合する活性部と周辺の不活性部の剛性に変化をもたせることができる。   Also in the present embodiment, similarly to the second embodiment, the shape (depth, width) and / or the arrangement pitch of the recesses 18 are consciously changed depending on the location, so that the active portion joined to the piezoelectric element 20 and the peripheral portion It is possible to change the rigidity of the inactive portion.

図5には、本発明に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法が示されている。   FIG. 5 shows a method of manufacturing an ink jet recording head according to the present invention.

まず図5(a)に示されているように、振動板12の圧電素子接合側面にレジスト14Aを塗布し、ワークアライメント用基準穴16と接着剤逃げ凹部18用のパターニングをする。圧力室側は全面にレジスト14Bを塗布する。   First, as shown in FIG. 5A, a resist 14A is applied to the piezoelectric element bonding side surface of the diaphragm 12, and patterning is performed for the work alignment reference hole 16 and the adhesive escape recess 18. A resist 14B is applied to the entire pressure chamber side.

次に図5(b)のように振動板12の圧電素子接合側をエッチングする。これにより凹部18が形成される。   Next, as shown in FIG. 5B, the piezoelectric element bonding side of the diaphragm 12 is etched. Thereby, the recess 18 is formed.

次いで図5(c)のように振動板12の圧電素子接合側のレジスト14Bを除去する。振動板12の圧力室側にレジスト14Dを塗布し、基準穴16用のパターニングをする。圧電素子接合側は全面にレジスト14Cを塗布する。   Next, as shown in FIG. 5C, the resist 14B on the piezoelectric element bonding side of the diaphragm 12 is removed. A resist 14D is applied to the pressure chamber side of the diaphragm 12 and patterning for the reference hole 16 is performed. A resist 14C is applied to the entire surface of the piezoelectric element bonding side.

次に図5(d)のように振動板12を圧力室側からエッチングする。これにより基準穴16(貫通孔)が形成される。   Next, as shown in FIG. 5D, the diaphragm 12 is etched from the pressure chamber side. Thereby, the reference hole 16 (through hole) is formed.

最後に図5(e)のように圧電素子接合側、圧力室側のレジスト14C、14Dを除去し、振動板12が形成される。この場合は、例えば幅800μmの圧電素子に対して凹部18は幅15μm、深さ5μmとする。   Finally, as shown in FIG. 5E, the resists 14C and 14D on the piezoelectric element bonding side and pressure chamber side are removed, and the diaphragm 12 is formed. In this case, for example, the recess 18 has a width of 15 μm and a depth of 5 μm with respect to a piezoelectric element having a width of 800 μm.

ここで、凹部18の深さが振動板12の板厚の1/2以上の深さであった場合は、以下に示すように振動板12に対するエッチングを両面から同時に行うようにしてもよい。   Here, in the case where the depth of the concave portion 18 is not less than ½ of the plate thickness of the diaphragm 12, the diaphragm 12 may be etched simultaneously from both sides as described below.

図6には、本発明に係るインクジェット記録ヘッドの別形態における製造方法が示されている。   FIG. 6 shows a manufacturing method in another embodiment of the ink jet recording head according to the present invention.

まず図6(a)に示されているように、振動板12の圧電素子接合側面にレジスト14
A、圧力室側面にレジスト14Bを塗布し、それぞれ凹部18,基準穴16用にパターニングを行う。
First, as shown in FIG. 6A, a resist 14 is formed on the piezoelectric element bonding side surface of the diaphragm 12.
A, resist 14B is applied to the side of the pressure chamber, and patterning is performed for the recess 18 and the reference hole 16, respectively.

次に図6(b)のように振動板12の両面から同時にエッチングを行う。このとき、基準穴16用のエッチングパターンの幅が図5(a)に比較して狭いのは、エッチングの進行と共に横方向にもエッチングが進み穴の径が拡大する、いわゆるオーバーエッチを防ぐためである。   Next, as shown in FIG. 6B, etching is performed simultaneously from both surfaces of the diaphragm 12. At this time, the width of the etching pattern for the reference hole 16 is narrower than that in FIG. 5A in order to prevent so-called over-etching in which the etching progresses in the lateral direction and the diameter of the hole increases with the progress of etching. It is.

最後に図6(c)のようにエッチング終了後、レジスト14Aおよびレジスト14Bを除去する。   Finally, as shown in FIG. 6C, after the etching is completed, the resist 14A and the resist 14B are removed.

図7には、本発明に係る振動板と圧電素子の接着方法が示されている。   FIG. 7 shows a method for bonding a diaphragm and a piezoelectric element according to the present invention.

図7に示すように、剛体板26上に樹脂層24を挟んで圧電素子20が固定されている。圧電素子20には振動板12と接触する側に接着剤22が塗布されており、インク流路の形成を終えた振動板12と圧接される。   As shown in FIG. 7, the piezoelectric element 20 is fixed on the rigid plate 26 with the resin layer 24 interposed therebetween. An adhesive 22 is applied to the piezoelectric element 20 on the side in contact with the vibration plate 12, and is in pressure contact with the vibration plate 12 that has finished forming the ink flow path.

このとき振動板12には、前述のように過剰な接着剤22を吸収する凹部18が設けられているので、接着の際に接着剤22が圧電素子20の周囲にはみ出して振動板12の活性部周辺に剛性のばらつきが起こることはない。   At this time, since the diaphragm 12 is provided with the concave portion 18 that absorbs the excessive adhesive 22 as described above, the adhesive 22 protrudes around the piezoelectric element 20 at the time of bonding, and the vibration plate 12 is activated. There is no variation in rigidity around the part.

本発明の第1形態に係るインクジェット記録ヘッドの構造を示す平面図および断面図である。2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view illustrating the structure of the ink jet recording head according to the first embodiment of the invention. 本発明の第2形態に係るインクジェット記録ヘッドの構造を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the inkjet recording head which concerns on the 2nd form of this invention. 本発明の第3形態に係るインクジェット記録ヘッドの構造を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the inkjet recording head which concerns on the 3rd form of this invention. 本発明の第4形態に係るインクジェット記録ヘッドの構造を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the inkjet recording head which concerns on the 4th form of this invention. 本発明に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the inkjet recording head which concerns on this invention. 本発明に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the inkjet recording head which concerns on this invention. 本発明に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the inkjet recording head which concerns on this invention. 従来のインクジェット記録ヘッドの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional inkjet recording head. 従来のインクジェット記録ヘッドの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional inkjet recording head. 従来のインクジェット記録ヘッドの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional inkjet recording head. 従来のインクジェット記録ヘッドの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional inkjet recording head.

符号の説明Explanation of symbols

10 インクジェット記録ヘッド
12 振動板
16 基準穴
18 凹部
20 圧電素子
22 接着剤
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Inkjet recording head 12 Diaphragm 16 Reference hole 18 Concave part 20 Piezoelectric element 22 Adhesive

Claims (10)

インクを加圧し圧力波を発生させる振動板と、
前記振動板に接着され、これを振動させる圧電素子と、
を備えたインクジェット記録ヘッドであって、
前記振動板の、前記圧電素子との接着面に凹部を形成したことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
A diaphragm that pressurizes the ink and generates a pressure wave;
A piezoelectric element that is bonded to the diaphragm and vibrates it;
An ink jet recording head comprising:
An ink jet recording head, wherein a concave portion is formed on an adhesive surface of the diaphragm with the piezoelectric element.
インクを加圧し圧力波を発生させる振動板と、
前記振動板に接着され、これを振動させる圧電素子と、
を備えたインクジェット記録ヘッドであって、
前記振動板の、前記圧電素子との接着面およびその周囲に凹部を形成したことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
A diaphragm that pressurizes the ink and generates a pressure wave;
A piezoelectric element that is bonded to the diaphragm and vibrates it;
An ink jet recording head comprising:
An ink jet recording head, wherein a concave portion is formed on an adhesion surface of the vibration plate to the piezoelectric element and its periphery.
インクを加圧し圧力波を発生させる振動板と、
前記振動板に接着され、これを振動させる圧電素子と、
を備えたインクジェット記録ヘッドであって、
前記振動板の、前記圧電素子との接着面側全面に凹部を形成したことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
A diaphragm that pressurizes the ink and generates a pressure wave;
A piezoelectric element that is bonded to the diaphragm and vibrates it;
An ink jet recording head comprising:
An ink jet recording head, wherein a concave portion is formed on the entire surface of the vibration plate on the side of the bonding surface with the piezoelectric element.
前記凹部の配置ピッチは均一であることを特徴とする請求項1乃至請求項3に記載のインクジェット記録ヘッド。
4. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the arrangement pitch of the recesses is uniform.
前記凹部の配置ピッチは連続的に変化することを特徴とする請求項1乃至請求項3に記載のインクジェット記録ヘッド。
4. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the arrangement pitch of the recesses continuously changes.
前記凹部の寸法は均一であることを特徴とする請求項1乃至請求項5に記載のインクジェット記録ヘッド。
6. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the size of the recess is uniform.
前記凹部の寸法は連続的に変化することを特徴とする請求項1乃至請求項5に記載のインクジェット記録ヘッド。
6. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the size of the concave portion changes continuously.
前記凹部同士を連通する連通路を備えたことを特徴とする請求項1乃至請求項7に記載のインクジェット記録ヘッド。
The ink jet recording head according to claim 1, further comprising a communication path that communicates the recesses.
前記連通路により連通された凹部のうち少なくとも一つが大気と連通していることを特徴とする請求項8に記載のインクジェット記録ヘッド。
9. The ink jet recording head according to claim 8, wherein at least one of the recesses communicated by the communication path communicates with the atmosphere.
前記凹部はエッチングにより形成されることを特徴とする請求項1乃至請求項9に記載のインクジェット記録ヘッド。 The ink jet recording head according to claim 1, wherein the concave portion is formed by etching.
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