JP2935886B2 - Inkjet head - Google Patents

Inkjet head

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JP2935886B2
JP2935886B2 JP30272090A JP30272090A JP2935886B2 JP 2935886 B2 JP2935886 B2 JP 2935886B2 JP 30272090 A JP30272090 A JP 30272090A JP 30272090 A JP30272090 A JP 30272090A JP 2935886 B2 JP2935886 B2 JP 2935886B2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/10Finger type piezoelectric elements

Landscapes

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ドロップ・オン・デマンド(DOD)型のイ
ンクジェットヘッドに関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a drop-on-demand (DOD) type ink jet head.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

今日その市場を大きく拡大しつつあるノンインパクト
・プリンターの内で、原理が最も単純で、且つカラー印
刷に好適なものとしてインクジェット・プリンターがあ
る。歴史的には始めに連続噴射型が現れ、間もなくドッ
トを形成する時にのみインク液滴を吐出するいわゆるDO
D型が中心となり現在に至っている。
Among the non-impact printers whose market is greatly expanding today, an ink jet printer is the simplest in principle and suitable for color printing. Historically, the continuous ejection type first appeared, and the so-called DO that ejects ink droplets only when dots are to be formed soon
The D type is the main focus, and it is up to the present.

DOD型としては特公昭53−12138号公報に開示されてい
るカイザー型、あるいは、特公昭61−59914号公報に開
示されているサーマルジェット型がその代表的な方式と
してある。このうち、前者は小型化が難かしく、後者は
高熱をインクに加えるためにインクが焦げ付くと言う、
それぞれに非常に困難な問題を抱えている。
As the DOD type, a Kaiser type disclosed in Japanese Patent Publication No. 53-12138 and a thermal jet type disclosed in Japanese Patent Publication No. 61-59914 are typical examples. Among them, the former is said to be difficult to miniaturize, and the latter says that the ink burns to apply high heat to the ink,
Each has very difficult problems.

以上のような欠陥を同時に解決する新たな方式として
提案されたのが、特開昭63−252750号公報に開示されて
いるせん断モード型である。構造及び動作原理を第9図
に示す。第9図(a)は非駆動時の断面構造図で、ガラ
スあるいはセラミックス等の絶縁性基板1上に隔壁95a
b、95bc、95cdなどが接着層8により等間隔かつ平行に
接着され、インク室兼インク流路の細長い溝92a、92b、
92cが多数形成される。そして溝92a、92b、92cの一方の
端は共通のインクだめよりインクが供給できるようにし
てあり、他方の端には小さなノズル穴93a、93b、93cの
あるノズル板が接着されている。更に、前記隔壁は弾性
部材9によりガラスあるいはセラミックス等の蓋6に柔
軟に接着される。ここで、隔壁としては例えばPZT(チ
タン酸ジルコン酸鉛)の様な圧電性素材を用い、矢印7
で示されるように(あるいは逆方向)一方向に揃えて分
極しておく。また、隔壁の壁面全体には電極94a2、94b
1、94b2、94c1、94c2を形成する。
A shear mode type disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-252750 has been proposed as a new method for simultaneously solving the above-mentioned defects. The structure and operation principle are shown in FIG. FIG. 9 (a) is a cross-sectional structural view in a non-driving state, in which a partition wall 95a is formed on an insulating substrate 1 such as glass or ceramics.
b, 95bc, 95cd, etc. are adhered at equal intervals and in parallel by the adhesive layer 8, and the elongated grooves 92a, 92b,
Many 92c are formed. One end of each of the grooves 92a, 92b and 92c is adapted to supply ink from a common ink reservoir, and a nozzle plate having small nozzle holes 93a, 93b and 93c is bonded to the other end. Further, the partition is flexibly bonded to the lid 6 made of glass or ceramics by the elastic member 9. Here, a piezoelectric material such as PZT (lead zirconate titanate) is used for the partition,
As shown by (or in the opposite direction), polarization is performed in one direction. The electrodes 94a2, 94b
1, 94b2, 94c1, 94c2 are formed.

ここで、第9図(a)の電極94a2に電極94b1に対し十
分大きな正の電位を与えるならば隔壁95abは第9図
(b)のようにせん断モードの変形をおこす。ここで、
通常は接着層8に比べて弾性部材9の柔軟性が高いの
で、隔壁95abの変形はおもに蓋6に対する変位となって
現れる。同様のことを、隔壁95bc(通常94b1、94b2は同
電位とする)についても行えば、インク室兼インク流路
の溝92bの断面積は初期状態第9図(a)から第9図
(b)のように減少する。すなわち、溝内にインクを充
填しておけば、この溝の体積減少によってインクの圧力
は瞬間的に上昇し、インク滴がノズル穴93bより飛び出
す。
Here, if a sufficiently large positive potential is applied to the electrode 94a2 in FIG. 9A with respect to the electrode 94b1, the partition 95ab deforms in a shear mode as shown in FIG. 9B. here,
Usually, the flexibility of the elastic member 9 is higher than that of the adhesive layer 8, so that the deformation of the partition 95 ab mainly appears as a displacement with respect to the lid 6. If the same is performed for the partition wall 95bc (usually, the same potential is set for 94b1 and 94b2), the cross-sectional area of the groove 92b of the ink chamber and the ink flow path is changed from the initial state in FIG. 9 (a) to FIG. 9 (b). ) To decrease. That is, if the groove is filled with ink, the pressure of the ink instantaneously rises due to the decrease in the volume of the groove, and the ink droplet jumps out of the nozzle hole 93b.

第7図は第9図の原理に基づき、6ノズルを集積した
せん断モード型ヘッドで、絶縁性基板1、溝2a〜2f、ノ
ズル穴3a〜3f、圧電性素材の隔壁5ab〜5ef、電極4a2〜4
f1、蓋6から構成されている。また8は接着層、9は弾
性部材、7は隔壁の分極方向である。溝の間隔を十分に
小さくとるならば、サーマルジェット型と同等の小型化
が容易で、しかもカイザー型と同様に高熱による問題が
全くない。第10図はこのようにして構成されたインクジ
ェットヘッドの斜視図で特開昭63−252750号公報におい
て開示されたものである。ここで、101は絶縁性基板、1
02はインク室兼インク流路の細長い溝、105は圧電性素
材の隔壁、100はノズル板、103はノズル穴、104はイン
ク滴である。
FIG. 7 is a shear mode type head in which six nozzles are integrated based on the principle of FIG. 9, and includes an insulating substrate 1, grooves 2a to 2f, nozzle holes 3a to 3f, partition walls 5ab to 5ef of piezoelectric material, and electrodes 4a2. ~Four
f1 and lid 6. Reference numeral 8 denotes an adhesive layer, 9 denotes an elastic member, and 7 denotes a polarization direction of the partition. If the spacing between the grooves is made sufficiently small, it is easy to reduce the size as in the thermal jet type, and there is no problem due to high heat as in the Kaiser type. FIG. 10 is a perspective view of an ink jet head constructed in this manner, which is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-252750. Here, 101 is an insulating substrate, 1
02 is an elongated groove of the ink chamber and ink channel, 105 is a partition wall made of a piezoelectric material, 100 is a nozzle plate, 103 is a nozzle hole, and 104 is an ink droplet.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

第7図のヘッドの駆動を考える。溝2b〜2eの4本は第
9図で示した通りの機構でインク滴の吐出を行なうこと
ができるが、溝2a、2fの両端の2本でのインク吐出は、
それぞれ1つの隔壁5abまたは5efのみの駆動によってい
る。このため、隔壁5abまたは5efの駆動を他の隔壁5bc
等と同じにすると、両端の溝での実効的な駆動力が小さ
くなり、インク滴体積とその吐出速度が低下し、極端な
場合にはインク吐出そのものができなくなる。このこと
は、ドットサイズの不揃いやドット抜けにつながり、印
刷品質の著しい低下を招来することになる。
Consider the driving of the head shown in FIG. The four grooves 2b to 2e can discharge ink droplets by the mechanism shown in FIG. 9, but the ink discharge at the two ends at both ends of the grooves 2a and 2f is as follows.
Each is driven by only one partition 5ab or 5ef. For this reason, the drive of the partition 5ab or 5ef is changed to another partition 5bc.
If the same is used, the effective driving force in the grooves at both ends is reduced, and the ink droplet volume and the ejection speed are reduced. In an extreme case, the ink ejection itself cannot be performed. This leads to irregular dot sizes and missing dots, resulting in a significant reduction in print quality.

この様な駆動力の低下は、第8図のように、隔壁に印
加する駆動電圧を、中央部と隔壁とで異なるものにする
ことで防止できる。すなわち第8図において、隔壁5a
b、5bc、5cdに印加される電圧波形が、それぞれ直線8
7、88、89を電圧0Vレベルとし、縦軸を電圧、横軸を時
間として81、84などのように示される。この場合、第9
図で示したように、相隣合う隔壁には反対の位相の信号
が印加される。又、インク吐出時には隔壁を急激に動か
し、戻す時には穏やかに動かす必要があることから、波
形は非対称の形とする。さてここで、重要なことは隔壁
5abのみ他の81、83、84、85、86などの約2倍の絶対値
の電圧波形82を印加しなければならないことである。こ
のような波形をとることで、両端の溝に於ける上記の吐
出力の減少を防止することが一応可能とはなるが、一方
で次のような新たな問題を生じることになる。
Such a decrease in the driving force can be prevented by making the driving voltage applied to the partition different between the central part and the partition as shown in FIG. That is, in FIG.
The voltage waveforms applied to b, 5bc, and 5cd are linear 8
7, 88, and 89 are represented by voltage 0V level, the vertical axis is voltage, and the horizontal axis is time, such as 81 and 84. In this case, the ninth
As shown in the figure, signals of opposite phases are applied to adjacent partitions. In addition, since it is necessary to move the partition wall abruptly when ejecting ink and to move it gently when returning it, the waveform is asymmetric. Now, the important thing is the partition
This means that a voltage waveform 82 having an absolute value twice as large as that of the other 81, 83, 84, 85, 86, etc. must be applied only to 5ab. By taking such a waveform, it is possible to prevent the above-mentioned decrease in the ejection force in the grooves at both ends, but on the other hand, the following new problem occurs.

(1) 電圧波形82による隔壁5abの変位量が大きいた
めに、溝2aの昇圧時に隣の溝2bの減圧が著しくなり、溝
2b内のインクに気泡が発生してインク吐出がうまくでき
なくなるというトラブルが発生しやすい。
(1) Since the displacement amount of the partition wall 5ab due to the voltage waveform 82 is large, the pressure of the adjacent groove 2b is significantly reduced when the pressure of the groove 2a is increased.
There is a tendency for troubles to occur such that bubbles are generated in the ink in 2b and the ink cannot be ejected properly.

(2) 電圧波形82による隔壁5abの変位量が大きいた
めに、該電圧印加後の該隔壁の反動による溝2b側への変
位量も大きくなり、ノズル3bからの誤吐出が起こりやす
くなる。
(2) Since the displacement amount of the partition wall 5ab due to the voltage waveform 82 is large, the displacement amount of the partition wall to the groove 2b side due to the reaction of the partition wall after application of the voltage is also increased, and erroneous ejection from the nozzle 3b is likely to occur.

(3) 電圧波形81と82とが非対称で且つ82の電圧の絶
対値が大きいことから、隔壁5ab内に電極4a2から4b1の
方向の新たな分極を生じやすい。これは隔壁5abの駆動
力を低下させる。
(3) Since the voltage waveforms 81 and 82 are asymmetric and the absolute value of the voltage at 82 is large, new polarization in the direction from the electrodes 4a2 to 4b1 is easily generated in the partition wall 5ab. This lowers the driving force of the partition 5ab.

本発明は、かかる従来構造のヘッドが持つインクの吐
出特性の不均一性と、これを除去せんとした場合に新た
に発生する吐出特性の不安定性とを、一挙に解決し、高
い印刷品質のインクジェットヘッドを提供せんとするも
のである。
The present invention solves the non-uniformity of the ink ejection characteristics of the head having the conventional structure and the instability of the ejection characteristics newly generated when the head is removed, thereby achieving high print quality. It is intended to provide an inkjet head.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記目的を達成するため、本発明では、第7図の従来
例での印字にかかわるノズル数と同数のインク室兼イン
ク流路の溝の他に、その両外側に各1本又は複数本のダ
ミーの溝を形成するものである。この結果、全てのイン
ク室兼インク流路の溝には、各隔壁に同一の絶対値の電
圧を印加する事で、ほぼ同等の駆動力を与えることがで
きることになり、吐出インク滴の速度やサイズは均一に
なって印刷品質が向上することになる。しかも、全ての
インク室兼インク流路の溝が実質的に同等に動作するこ
とから、ヘッドの全体の駆動が極めて安定となる。
In order to achieve the above object, in the present invention, in addition to the same number of ink chamber / ink flow path grooves as the number of nozzles involved in printing in the conventional example of FIG. This is for forming a dummy groove. As a result, almost the same driving force can be applied to all the grooves of the ink chamber and the ink flow path by applying the same absolute voltage to each partition, and the speed of the ejected ink droplet and the speed of the ejected ink droplet can be increased. The size is uniform and the print quality is improved. Moreover, since all the grooves of the ink chamber and the ink flow path operate substantially equally, the driving of the entire head becomes extremely stable.

〔実施例〕 以下本発明による実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明によるインクジェット・ヘッドの構成の
一例であり、第7図に対応する図となっている。すなわ
ち、第1図はノズル穴3a〜3fの6ノズルを集積したせん
断モード型ヘッドで、ガラスあるいはセラミックス等の
絶縁性基板1上に隔壁5ab、5bc、5cdなどが接着層8に
より等間隔かつ平行に接着され、インク室兼インク流路
の細長い溝2a〜2fが形成される。そして、これらの溝は
共通のインクだめにより連通している。更に、前記隔壁
は弾性部材9によりガラスあるいはセラミックス等の蓋
6に柔軟に接着される。また、隔壁の壁面全体には電極
4a2、4b1、4b2、4c1などが形成される。ここまでは第7
図と本質的には全く同一と言える。一方、第1図に於い
て第7図に対して新たに加えたのが本発明に係わるダミ
ー溝12a、12bである。この例では見かけ上は単に隔壁5a
b〜5efと同じ隔壁であるダミー隔壁15aa、15fbを同じピ
ッチで両側に1本ずつ増やした構成となっている。従っ
て、追加したダミー隔壁にはその壁面全体にダミー電極
4a1、14a2、4f2、14b1が形成されており、ダミー溝12
a、12bの一方の端は前記共通のインクだめにつながり、
そこからインクが供給できるようにしてある。他方の端
は塞がれているが、場合によってはダミー溝中へのイン
クの導入を容易ならしめるための小穴をノズル穴3aと同
様に設けてもよい。この場合の小穴の形状及び大きさ
は、インクの漏れが起こらない範囲においては自由に選
んでよい。更に、ノズル穴3a〜3fの配置は、例えば、特
開昭63−252750号公報に開示されているような制約を受
けるのに対して、この小穴の配置はダミー溝12a、12、
bの端部にさえ位置していれば全く問題ない。ここでは
基板1はアルミナを用い、5本の隔壁及び2本のダミー
隔壁は全て矢印7のように分極されたPZTであり、アル
ミナとPZTとの接着層8はエポキシ樹脂、溝はすべて幅1
00μm、深さ150μmで、電極とダミー電極はすべて蒸
着によるクロムと金の積層膜で合計膜厚は0.8μmであ
る。また、蓋6はアルミナ板で、シリコン樹脂の弾性部
材9により隔壁と接着され、ノズル穴はステンレス板の
ノズル板をエッチングした直径35μmの丸穴である。
Embodiment An embodiment according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is an example of the configuration of an ink jet head according to the present invention, and corresponds to FIG. That is, FIG. 1 shows a shear mode type head in which six nozzles having nozzle holes 3a to 3f are integrated. Partition walls 5ab, 5bc, 5cd, etc. are arranged on an insulating substrate 1 made of glass or ceramics at equal intervals and parallel by an adhesive layer 8. To form the elongated grooves 2a to 2f of the ink chamber and the ink flow path. These grooves are connected by a common ink reservoir. Further, the partition is flexibly bonded to the lid 6 made of glass or ceramics by the elastic member 9. Also, electrodes are placed on the entire wall surface of the partition.
4a2, 4b1, 4b2, 4c1, etc. are formed. Up to here is the seventh
It can be said that it is essentially the same as the figure. On the other hand, what is newly added to FIG. 7 in FIG. 1 is the dummy grooves 12a and 12b according to the present invention. In this example, apparently only the partition wall 5a
The configuration is such that dummy partitions 15aa and 15fb, which are the same partitions as b to 5ef, are increased one by one on both sides at the same pitch. Therefore, the dummy electrode is added to the entire dummy wall.
4a1, 14a2, 4f2, 14b1 are formed, and the dummy groove 12 is formed.
a, one end of 12b leads to the common reservoir,
The ink can be supplied from there. Although the other end is closed, a small hole for facilitating the introduction of the ink into the dummy groove may be provided in the same manner as the nozzle hole 3a in some cases. In this case, the shape and size of the small holes may be freely selected as long as ink leakage does not occur. Further, the arrangement of the nozzle holes 3a to 3f is restricted, for example, as disclosed in JP-A-63-252750, whereas the arrangement of the small holes is the dummy grooves 12a, 12,
There is no problem as long as it is located at the end of b. In this case, the substrate 1 is made of alumina, the five partition walls and the two dummy partition walls are all PZT polarized as shown by the arrow 7, the adhesive layer 8 between alumina and PZT is epoxy resin, and the grooves are all of width 1.
The electrode and the dummy electrode are 00 μm in depth and 150 μm in depth, and all of the electrodes and the dummy electrodes are laminated films of chromium and gold by evaporation, and the total film thickness is 0.8 μm. The lid 6 is an alumina plate, which is adhered to the partition by an elastic member 9 made of silicon resin, and the nozzle hole is a 35 μm diameter round hole obtained by etching a stainless steel nozzle plate.

第2図はこの駆動波形であり、ダミー隔壁15aa、隔壁
5ab、5bcに印加される電圧波形がそれぞれ直線29、27、
28を電圧0Vレベルとし、縦軸を電圧、横軸を時間として
20、21、24などのように示される。この場合、第8図の
従来例との顕著な違いは、隔壁5abに対する波形であ
り、本発明の第2図に於いては従来例での第8図の82の
ような大きな絶対値の電圧を印加する必要はなく、24と
同じ大きさの22を印加すれば充分である。ダミー隔壁15
aaに電圧波形20を印加することで、溝2aにおいて中央部
の溝2bなどと同等の体積変化が引き起こされることは自
明と言えよう。また、このダミー隔壁に反対の位相の電
圧波形を印加する必要性の無いこと、ダミー隔壁15abの
議論がそのままダミー隔壁15fbに適用されることも自明
であろう。
FIG. 2 shows this driving waveform, and the dummy partition 15aa, the partition
The voltage waveforms applied to 5ab and 5bc are straight lines 29, 27,
28 is the voltage 0V level, the vertical axis is the voltage, and the horizontal axis is the time
Indicated as 20, 21, 24, etc. In this case, the remarkable difference from the conventional example of FIG. 8 is the waveform for the partition wall 5ab, and in FIG. 2 of the present invention, the voltage of a large absolute value like 82 in FIG. Need not be applied, it is sufficient to apply 22 having the same size as 24. Dummy bulkhead 15
It is self-evident that applying the voltage waveform 20 to aa causes the same volume change in the groove 2a as in the central groove 2b and the like. Further, it is obvious that there is no need to apply a voltage waveform of the opposite phase to the dummy partition, and that the discussion of the dummy partition 15ab is applied to the dummy partition 15fb as it is.

以上、印刷に係わる両端部の溝2a、2fにおいても実効
的な駆動力は中央部と殆ど変わらない。しかも駆動電圧
は全ての隔壁で実質的に同一にできることから、従来例
で述べたような理由によってヘッド全体の駆動安定性が
損なわれるということはない。従って、良好且つ安定し
た印刷特性が得られることになる。
As described above, the effective driving force in the grooves 2a and 2f at both ends related to printing is almost the same as that in the central portion. Moreover, since the driving voltage can be made substantially the same for all the partition walls, the driving stability of the entire head is not impaired for the reason described in the conventional example. Therefore, good and stable printing characteristics can be obtained.

第3図は本発明の異なる実施例である。ここでは、第
1図における絶縁性基板1と隔壁5ab等とを一体に形成
した圧電素材基板31を用いる。隔壁5ab〜5ef、ダミー隔
壁15aa、15fbは第1図同様、矢印7のように一方向に分
極する。また、インク室兼インク流路の溝は2a〜2f、ダ
ミー溝は12a、12b、蓋は6であり、隔壁の壁面の電極は
溝内電極4a〜4f、ダミー隔壁の壁面の電極は溝内ダミー
電極14a、14bである。ここで、第1図に於いて溝内の電
極を例えば4a1、4a2のように分離していたのに対して、
本発明で4aとしたのは、駆動に際しては、電極4a1、4a2
を一般に同電位として用いるためであるが、第1図のよ
うに分離しても一向に構わない。さて、本発明に係わ
る、第1図での絶縁性基板1と隔壁5ab等との一体化の
意味するところは、等価的に第1図に於ける接着層8を
高剛性化することにある。高剛性化の必要性は、第9図
(b)の駆動時のせん断モードの変形で、接着層8に生
じる応力が、高解像度用のヘッドでは無視しにくくなる
ことにある。その理由は以下の通りである。
FIG. 3 shows a different embodiment of the present invention. Here, a piezoelectric material substrate 31 in which the insulating substrate 1 and the partition walls 5ab and the like in FIG. 1 are integrally formed is used. The partition walls 5ab to 5ef and the dummy partition walls 15aa and 15fb are polarized in one direction as shown by an arrow 7, as in FIG. The grooves of the ink chamber and ink flow path are 2a to 2f, the dummy grooves are 12a and 12b, and the lid is 6. The electrodes on the wall surfaces of the partition walls are the electrodes 4a to 4f in the groove, and the electrodes on the wall surfaces of the dummy partition walls are the grooves. These are the dummy electrodes 14a and 14b. Here, in FIG. 1, the electrodes in the grooves were separated like 4a1 and 4a2, for example.
In the present invention, 4a is used for driving the electrodes 4a1 and 4a2.
Is generally used as the same potential, but they may be separated as shown in FIG. Now, the meaning of the integration of the insulating substrate 1 and the partition walls 5ab and the like in FIG. 1 according to the present invention is to increase the rigidity of the adhesive layer 8 equivalently in FIG. . The necessity of increasing the rigidity is that the stress generated in the adhesive layer 8 due to the deformation in the shear mode at the time of driving shown in FIG. 9B becomes difficult to ignore in the head for high resolution. The reason is as follows.

例えば、現在主流となっている300dpi(dots per inc
h)の解像度のヘッドを想定する。隔壁のピッチは約80
μmで、隔壁幅は約40μmとなり、必然的に弾性部材9
の厚みは最大でも10μm程度が限度となる。一方、接着
層は、まず絶縁性が要求され、しかも隔壁の分極を保持
するために圧電性素材のキュリー温度以上(通常150℃
以下)での接着と言う制約がある。このため、該接着層
はエポキシ等の高分子系に限定せざるをえないが、厚み
は数μmになってしまう。この結果以下のような大きな
問題を生じることになる。
For example, 300dpi (dots per inc
h) Assume a head of resolution. Partition wall pitch is about 80
μm, the partition wall width is about 40 μm, and inevitably the elastic member 9
The maximum thickness is about 10 μm. On the other hand, the adhesive layer is required to have an insulating property first, and to maintain the polarization of the partition walls at a temperature higher than the Curie temperature of the piezoelectric material (usually 150 ° C.).
Below). For this reason, the adhesive layer must be limited to a polymer based on epoxy or the like, but the thickness becomes several μm. As a result, the following major problems occur.

(1) 上記のごとく弾性部材9に対する接着層8の厚
みが無視できるほど薄くはならないと、隔壁のせん断モ
ードの変形による応力で接着層も弾性部材に対して無視
できないレベルの変形を受ける事になる。この場合、接
着層の変形は第9図(b)から分かるように、インク室
兼インク流路の溝92bの断面積の減少を抑制するように
働く。この結果、接着層8の変形分だけインク吐出の駆
動力が弱まることになる。
(1) As described above, if the thickness of the adhesive layer 8 with respect to the elastic member 9 is not so small as to be negligible, the adhesive layer undergoes a non-negligible level of deformation with respect to the elastic member due to the stress caused by the shear mode deformation of the partition walls. Become. In this case, the deformation of the adhesive layer acts to suppress a decrease in the cross-sectional area of the groove 92b of the ink chamber and the ink flow path, as can be seen from FIG. 9B. As a result, the driving force of ink ejection is reduced by the amount of deformation of the adhesive layer 8.

(2) インク吐出の動作を高速で反復させようとした
時、振動系としての隔壁のスチフネスの高さが必要であ
るが、これに対する弾性部材9の寄与は小さく接着層8
の硬さに支配される。しかしながら、高分子系の接着剤
では、十分なスチフネスは得られない。
(2) When trying to repeat the ink discharge operation at high speed, the stiffness of the partition wall as a vibration system is required, but the contribution of the elastic member 9 to this is small and the adhesive layer 8
Is governed by the hardness of However, a polymer adhesive does not provide sufficient stiffness.

このように、インク吐出力と吐出周波数の低下が予想
され、プリンターとしての印刷の安定性とスピードの低
下を招くことになるのである。
As described above, a decrease in the ink ejection force and the ejection frequency is expected, which causes a decrease in printing stability and speed as a printer.

第4図は本発明の更に異なる実施例で、特開昭63−25
2759号公報第2図に於て既に開示された駆動原理にもと
づく。本構造はおもに第3図に対応しているが、第1図
に対応した構造でも全く同様の議論が可能である。ここ
では、第3図に於て用いた蓋6の代わりに基板31と同様
の溝形成ずみの圧電性素材基板41を用いるものである。
このような2枚の圧電性素材を重ねることにより、前の
実施例における溝に相当する溝2a〜2f、および12a、12b
が形成される。この様に2枚の圧電性素材を用いる理由
は、第3図に比べてインク吐出の駆動力を大きくするこ
とにある。ここで注意を要する点は、各圧電性素材の分
極方向を図の隔壁5ab、52abの分極方向7及び27の様に
相互に相反する方向にすることで、又当然、上下の基板
の溝の位置は第4図のように一致させなければならな
い。
FIG. 4 shows still another embodiment of the present invention.
It is based on the driving principle already disclosed in FIG. Although this structure mainly corresponds to FIG. 3, a completely similar discussion is possible with the structure corresponding to FIG. Here, instead of the lid 6 used in FIG. 3, a piezoelectric material substrate 41 in which a groove is formed in the same manner as the substrate 31 is used.
By stacking such two piezoelectric materials, grooves 2a to 2f corresponding to the grooves in the previous embodiment, and 12a, 12b
Is formed. The reason for using two piezoelectric materials in this way is to increase the driving force of ink ejection as compared with FIG. The point to be noted here is that the polarization directions of the piezoelectric materials should be opposite to each other like the polarization directions 7 and 27 of the partition walls 5ab and 52ab in the figure. The positions must match as shown in FIG.

第4図の本発明に係わるポイントは、やはりダミー溝
12a、12bを設けることで、この溝は2枚の圧電性基板3
1、41に設けられた溝が一体となって構成される。この
一体化は通常2枚の接着により達成される。そして、該
ダミー溝内壁に形成した電極14a、24a、14b、24bをもち
いてダミー隔壁15aa、25aa、15fb、25fbを駆動するなら
ば第3図に於て説明したと全く同じ効果が得られること
は明らかである。
The point of the present invention shown in FIG.
With the provision of 12a and 12b, this groove is formed by two piezoelectric substrates 3
The grooves provided in 1, 41 are integrally formed. This integration is usually achieved by bonding two sheets. If the dummy partition walls 15aa, 25aa, 15fb, 25fb are driven using the electrodes 14a, 24a, 14b, 24b formed on the inner walls of the dummy grooves, the same effects as described in FIG. 3 can be obtained. Is clear.

第5図は本発明による別の実施例で、ここでは第3図
の構成でのダミー溝の更に外側に新たに第2のダミー溝
12c、12dを設けるものである。この発明の意味するとこ
ろは、第1図、第3図、第4図の構成ではダミー溝12
a、12bの外側の壁(隔壁15aa、または15fbの反対側)が
固定壁となり、インクを充填した時の該ダミー溝のコン
プライアンスが他の溝2a、2b等に比べて小さくなり、駆
動時にダミー隔壁15aa、15fbが他の隔壁5a、5b等よりも
堅くなって、この結果としてインク吐出性能に不均一性
が残るという問題を改善することにある。従って、該第
2のダミー溝は単に力学的なバッファーとして機能する
ことだけが必要なので、第3図のように、溝内壁に電極
を形成する必要性はないし、外側のダミー隔壁15ca、15
bdは分極されている必要性もない。しかし、製造工程上
の理由で電極が残ったり分極がなされたりしたとして
も、何ら問題にはならない。また、これらのダミー溝端
部のノズル板に小穴を設けるかどうかについては、第1
図での説明がそのまま適用できる。更に、一端に3本以
上のダミー溝を設けることが有効なことも、以上の議論
から明白であろう。
FIG. 5 shows another embodiment according to the present invention, in which a second dummy groove is newly provided outside the dummy groove in the configuration of FIG.
12c and 12d are provided. The meaning of the present invention is that the dummy groove 12 in the configuration of FIGS. 1, 3 and 4 is used.
The outer wall of a, 12b (the opposite side of the partition 15aa or 15fb) is a fixed wall, and the compliance of the dummy groove when filled with ink is smaller than that of the other grooves 2a, 2b, etc. It is to improve the problem that the partition walls 15aa and 15fb are stiffer than the other partition walls 5a and 5b and the like, and as a result, non-uniformity remains in the ink discharge performance. Therefore, since the second dummy groove need only function as a mechanical buffer, there is no need to form an electrode on the inner wall of the groove as shown in FIG.
bd need not be polarized. However, there is no problem even if the electrode remains or is polarized due to a manufacturing process. Whether or not to provide small holes in the nozzle plates at the ends of these dummy grooves is determined by the first method.
The description in the figure can be applied as it is. Further, it is clear from the above discussion that it is effective to provide three or more dummy grooves at one end.

第6図は第5図と同様の効果を持つ、本発明の更に別
の実施例で、第2のダミー溝を形成するのではなく、溝
2a、2b等より断面積の大きなダミー溝42a、42bを隔壁45
aa、45fbを介して形成することで、第1図又は、第3図
に示す実施例において生じたダミー溝のコンプライアン
スの低下を補正するものである。断面積を大きくするの
は、溝幅を広げるか、溝の深さを深くすることで容易に
達成される。
FIG. 6 shows still another embodiment of the present invention having the same effect as that of FIG. 5 except that a second dummy groove is formed instead of a second dummy groove.
Dummy grooves 42a and 42b having a larger sectional area than 2a and 2b
By forming via the aa and the 45fb, the reduction of the compliance of the dummy groove caused in the embodiment shown in FIG. 1 or FIG. 3 is corrected. Enlarging the cross-sectional area is easily achieved by increasing the groove width or increasing the groove depth.

尚、第6図において、44a、44bは溝内ダミー電極であ
る。
In FIG. 6, 44a and 44b are dummy electrodes in the groove.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上、本発明の構造によれば、せん断モード型インク
ジェットヘッドにおける一つの重大な課題であった両端
部と中央部のノズル穴とでのインク滴吐出特性の不均一
性の問題を解決し、結果的に印刷特性を大幅に向上せし
めるものである。
As described above, according to the structure of the present invention, the problem of non-uniformity of the ink droplet ejection characteristics at both ends and the nozzle hole at the center, which was one of the serious problems in the shear mode type ink jet head, was solved. This significantly improves the printing characteristics.

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

第1図は本発明のせん断モード型インクジェットヘッド
の断面図、第2図はその駆動波形、第3図〜6図は本発
明の別の構成を示すヘッドの断面図、第7図は従来のせ
ん断モード型インクジェットヘッドの断面図、第8図は
その駆動波形、第9図はせん断モード型の駆動原理を示
す図、第10図はせん断モード型インクジェットヘッドの
斜視図である。 1……絶縁性基板、 31、41……圧電素材基板、 2a〜2f……溝、 3a〜3f……ノズル穴、 4a〜4f……電極、 12a〜12d、42a、42b……ダミー溝、 5ab〜5ef、15aa、15fb……隔壁。
1 is a sectional view of a shear mode ink jet head of the present invention, FIG. 2 is a driving waveform thereof, FIGS. 3 to 6 are sectional views of a head showing another structure of the present invention, and FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view of a shear mode ink jet head, FIG. 8 is a drive waveform thereof, FIG. 9 is a view showing a shear mode drive principle, and FIG. 10 is a perspective view of the shear mode ink jet head. 1 ... insulating substrate, 31, 41 ... piezoelectric material substrate, 2a-2f ... groove, 3a-3f ... nozzle hole, 4a-4f ... electrode, 12a-12d, 42a, 42b ... dummy groove, 5ab-5ef, 15aa, 15fb ... Partition walls.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柳川 芳彦 埼玉県所沢市大字下富字武野840 シチ ズン時計株式会社技術研究所内 (72)発明者 木川 計介 埼玉県所沢市大字下富字武野840 シチ ズン時計株式会社技術研究所内 審査官 湯本 照基 (56)参考文献 特開 平3−175046(JP,A) 特開 平3−175045(JP,A) 特開 平2−165962(JP,A) 特開 昭63−247051(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B41J 2/045 B41J 2/055 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yoshihiko Yanagawa, 840 Takeno, Shimotomi, Tokorozawa, Saitama Prefecture Within the Research Institute of Citizen Watch Co., Ltd. Examiner in the Research Institute of Citizen Watch Co., Ltd. Teruki Yumoto (56) References JP-A-3-175046 (JP, A) JP-A-3-175045 (JP, A) JP-A-2-165962 (JP, A JP-A-63-247051 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) B41J 2/045 B41J 2/055

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】圧電物質の隔壁で分離された印字にかかわ
るN本の溝を有し、各溝が一方の端で共通インクだめで
連通し、他方の端にノズル穴を有し、前記隔壁が該隔壁
の壁面に形成された電極に印加される電圧によりせん断
モードの変位を起こすことで、前記溝内のインクを前記
ノズル穴より吐出せしめるせん断モード・インクジェッ
トヘッドにおいて、前記N本の溝の両外側に圧電物質の
隔壁を介してインク吐出を伴わないダミー溝を設けるこ
とを特徴とするインクジェットヘッド。
1. A method according to claim 1, wherein said partition has N grooves related to printing separated by a partition wall made of piezoelectric material, each groove communicating with a common ink reservoir at one end, and having a nozzle hole at the other end. Causes a shear mode displacement by a voltage applied to an electrode formed on the wall surface of the partition wall, thereby discharging ink in the groove from the nozzle hole. An ink jet head having dummy grooves provided on both outer sides thereof via a partition made of a piezoelectric material and not accompanied by ink ejection.
【請求項2】ダミー溝をそれぞれの側に2本以上設ける
ことを特徴とする請求項1記載のインクジェットヘッ
ド。
2. The ink jet head according to claim 1, wherein two or more dummy grooves are provided on each side.
【請求項3】ダミー溝の断面積が前記N本の各溝の断面
積よりも大きいことを特徴とする請求項1記載のインク
ジェットヘッド。
3. The ink jet head according to claim 1, wherein a sectional area of the dummy groove is larger than a sectional area of each of the N grooves.
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