JP3158771B2 - Inkjet print head - Google Patents

Inkjet print head

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JP3158771B2
JP3158771B2 JP8752793A JP8752793A JP3158771B2 JP 3158771 B2 JP3158771 B2 JP 3158771B2 JP 8752793 A JP8752793 A JP 8752793A JP 8752793 A JP8752793 A JP 8752793A JP 3158771 B2 JP3158771 B2 JP 3158771B2
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piezoelectric vibrator
diaphragm
vibrator
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

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、圧電振動子により圧力
室を形成している振動板を変位させ、この変位により圧
力室を圧縮してノズル開口からインク滴を噴射させるイ
ンクジェット式印字ヘッドを用いた記録装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet print head for displacing a diaphragm forming a pressure chamber by a piezoelectric vibrator and compressing the pressure chamber by this displacement to eject ink droplets from nozzle openings. The present invention relates to a recording device used.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、記録装置に用いられるインクジェ
ット式印字ヘッドの一つとして特公平2−24218号
公報に示されるように、圧力室を構成する振動板に円形
状の圧電振動子を固定したものが従来から利用されてい
る。このような形式のインクジェット式印字ヘッドは、
圧電振動子の変位が小さいため、実効面積を大きくとる
必要上、圧力室の配置に広い面積を必要とする。このた
め、比較的大きな面積を確保することができるノズル開
口から離れた箇所に圧力室を設け、ノズル開口との間を
流路で接続するという構造を採らざるを得ず、記録ヘッ
ドの全体の大型化を招くばかりでなく、各インク流路の
流体抵抗を均一にするための調整が必要になるという問
題がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, a circular piezoelectric vibrator is fixed to a vibrating plate constituting a pressure chamber as shown in Japanese Patent Publication No. 24224/1990 as one of the ink jet print heads used in a recording apparatus. Things have been used for some time. This type of ink jet print head is
Since the displacement of the piezoelectric vibrator is small, the effective area needs to be large and the pressure chamber needs to have a large area. For this reason, a structure is required in which a pressure chamber is provided at a position distant from the nozzle opening where a relatively large area can be secured, and a connection is made between the nozzle opening and the nozzle opening by a flow path. In addition to the increase in size, there is a problem that adjustment for making the fluid resistance of each ink flow path uniform is necessary.

【0003】このような問題を解決するべく、縦振動モ
ードでの振動を行う圧電振動子を用い、振動子の先端を
圧力室の振動板に当接させるようにしたインクジェット
式印字ヘッドも提案されている。この印字ヘッドによれ
ば、振動子の断面を利用する関係上、ノズル開口に対向
させて圧電振動子を配置することができるため、圧力室
とノズル開口を接続する流路が不要あるいは非常に短く
することができるばかりでなく、圧電振動子自体の固有
振動数が比較的大きいため、高速駆動が可能となって印
刷速度の向上を図ることができる。
In order to solve such a problem, there has been proposed an ink jet print head using a piezoelectric vibrator that vibrates in a longitudinal vibration mode, wherein the tip of the vibrator is brought into contact with a diaphragm of a pressure chamber. ing. According to this print head, since the piezoelectric vibrator can be arranged to face the nozzle opening due to the use of the cross section of the vibrator, the flow path connecting the pressure chamber and the nozzle opening is unnecessary or extremely short. In addition to the above, the natural frequency of the piezoelectric vibrator itself is relatively large, so that high-speed driving can be performed and printing speed can be improved.

【0004】このような縦振動を利用したインクジェッ
ト式印字ヘッドは、特開昭58−119872号公報に
開示されているように、圧電振動子が電圧非印加状態に
ある時に圧力室内へ押し込まれるように機械的に荷重が
かるように構成されている。構成方法としては、図8に
示されるように振動板と圧電振動子とを固定するための
接着剤によったり、あるいは図9に示されるように突起
を介して振動板と圧電振動子を結合していた。圧電振動
子の振動の後端を固定している振動子固定部材と振動板
の間には複数の部材が積層されて構成されており、ボル
トを締結することでそれらを固定していた。
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 58-119872, such an ink jet print head utilizing longitudinal vibration is such that a piezoelectric vibrator is pushed into a pressure chamber when no voltage is applied. It is configured such that a mechanical load is applied to the As a construction method, as shown in FIG. 8, an adhesive for fixing the vibration plate and the piezoelectric vibrator is used, or as shown in FIG. 9, the vibration plate and the piezoelectric vibrator are connected via protrusions. Was. A plurality of members are laminated between a vibrator fixing member that fixes the rear end of the vibration of the piezoelectric vibrator and the diaphragm, and they are fixed by fastening bolts.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の構成のインクジェット式印字ヘッドで
は、振動子固定部材と圧電振動子との位置や積層構成し
ている各部材の厚み精度によって振動板が圧電振動子に
よって圧力室内に押し込まれる量が印字ヘッド毎あるい
は各圧力室毎にばらついてしまという問題を有してい
る。振動板の押し込まれる量が変化することにより、振
動板に加わる張力が変化することで、圧電振動子による
振動状態が異なってしまったり、圧力室の形状、インク
圧力変化の挙動等が変化してしまい、インク吐出状態が
変化してしまうという問題を有していた。さらに、押し
込み量が所望する量より小さい範囲にあった場合、圧電
振動子と振動板との接合状態が不安定であったり、大き
い場合には振動板や振動板を接合している接合部材に過
大な力が加わってしまい、振動板や接合部が破壊してし
まい信頼性に乏しいという問題を有していた。特にノズ
ル開口の配列ピッチを細密にしていくことでこの問題は
顕著になっていく。すなわち、配列ピッチを細密にする
ことで、圧電振動子のノズル開口配列方向の幅を小さく
していかなければならず、圧電振動子の発生する力が小
さくなってしまう。振動板は圧電振動子の振動を小さく
する方向に働いてしまうが、これをできるだけ少なくし
ないと必要とする圧電振動子の変形が得られなくなる。
そのため、振動板の剛性を小さくする必要があるが、振
動板の剛性を小さくすると、振動板が破壊しやすくなる
ばかりでなく、ヘッドの製造時において、振動板の変形
量が大きくなり、圧電振動子との接合が確実にできなく
なってしまう。
However, in the ink jet print head of the conventional configuration as described above, the vibration plate depends on the position of the vibrator fixing member and the piezoelectric vibrator and the thickness accuracy of the laminated members. However, there is a problem that the amount of the piezoelectric vibrator pushed into the pressure chamber varies for each print head or each pressure chamber. Due to the change in the amount of the diaphragm pushed in, the tension applied to the diaphragm changes, and the vibration state of the piezoelectric vibrator changes, and the shape of the pressure chamber, the behavior of the ink pressure change, etc. change. As a result, there is a problem that the ink ejection state changes. Further, when the pushing amount is in a range smaller than the desired amount, the joining state between the piezoelectric vibrator and the diaphragm is unstable, and when the pushing amount is large, the piezoelectric vibrating plate and the joining member joining the diaphragm are joined. There has been a problem that an excessive force is applied, and the diaphragm and the joint are broken, resulting in poor reliability. In particular, this problem becomes remarkable as the arrangement pitch of the nozzle openings is reduced. That is, by reducing the arrangement pitch, the width of the piezoelectric vibrator in the nozzle opening arrangement direction must be reduced, and the force generated by the piezoelectric vibrator is reduced. The vibrating plate works in a direction to reduce the vibration of the piezoelectric vibrator. However, unless the vibration is reduced as much as possible, the required deformation of the piezoelectric vibrator cannot be obtained.
For this reason, it is necessary to reduce the rigidity of the diaphragm. However, if the rigidity of the diaphragm is reduced, not only the diaphragm is easily broken, but also the amount of deformation of the diaphragm during manufacturing of the head increases, and the piezoelectric vibration increases. It will not be possible to reliably join the child.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明のインク
ジェット式印字ヘッドは、ノズル開口と連通する圧力室
を構成する流路形成部材と、前記圧力室の一壁面を構成
する前記流路形成部材上に形成された振動板、及び一端
が固定部材に固定され他端が前記振動板に当接するよう
に複数列設された縦振動モードの圧電振動子を備え、前
記振動子における他端側の前端の位置と、実質的に等し
い位置に前端部を有する位置決め部材を前記振動子列両
端に有し、位置決め部材の前端が前記流路形成部材上に
形成された凹部に前記振動板を介して契合していること
を特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, in the ink jet print head of the present invention, a flow path forming member forming a pressure chamber communicating with a nozzle opening and the flow path forming member forming one wall surface of the pressure chamber are provided. A vibrating plate formed thereon, and a plurality of longitudinal-vibration-mode piezoelectric vibrators arranged in a plurality of rows so that one end is fixed to a fixed member and the other end is in contact with the vibrating plate. A position of the front end, a positioning member having a front end at substantially the same position at both ends of the vibrator row, the front end of the positioning member through the diaphragm in a recess formed on the flow path forming member It is characterized by agreement.

【0007】[0007]

【実施例】図1は本発明のインクジェト式印字ヘッドの
実施例の構成を説明する分解斜視図であり、図2は位置
決め部材と振動板との接合部の詳細を示す断面図であ
り、図3は位置決め部材と振動版との接合部の詳細を示
す分解斜視図である。図面において、1はノズルプレー
トであり、ノズル開口2を有している。3は流路形成部
材であり、振動板4とノズルプレート1によって圧力室
5が形成されている。流路形成部材3には共通インク流
路6と圧力室5を連通するインク供給流路7が形成され
ている。18はフレームであり、インク口8が形成され
ており、供給パイプ19によって図示していないインク
タンクと共通インク流路6とを連通している。9は圧電
振動子であり、前端が振動板4の圧力室5に対応した位
置に形成されている厚肉部10に結合している。厚肉部
10は圧電振動子9の軸方向変位の変形量を拡大し、所
望する変形体積を得られるように形成されている。ま
た、圧電振動子9と振動板4との固定を容易にするとい
う効果もある。厚肉部10は例えば厚さ0.03mmの
ステンレス鋼によって形成されている。振動板4の厚肉
部10の周囲に薄肉部11が形成されている。薄肉部1
1は例えば厚さ0.005mmのポリイミドフィルムに
よって形成されている。圧電振動子9の後部は振動子固
定部材12によって固定されている。圧電振動子9は圧
力室5に対応して棒状に切断形成されている。圧電振動
子9は圧電セラミックス例えばPZTからなる圧電層
と、例えばAgーPdからなる導電層とが交互に積層さ
れて形成されたいわゆる積層型圧電振動子を用いてい
る。このような積層型圧電振動子を用いることで、圧電
振動子に印加する電圧を可及的に小さくすることがで
き、電気回路や電源等を簡略化することができる。13
はリードフレームであり、図示していない回路と、振動
子固定部材12を介して圧電振動子9とを電気的に接続
している。
FIG. 1 is an exploded perspective view for explaining the structure of an embodiment of an ink jet type print head according to the present invention. FIG. 2 is a sectional view showing details of a joint between a positioning member and a diaphragm. 3 is an exploded perspective view showing details of a joint between the positioning member and the vibration plate. In the drawings, reference numeral 1 denotes a nozzle plate having a nozzle opening 2. Reference numeral 3 denotes a flow path forming member, and a pressure chamber 5 is formed by the vibration plate 4 and the nozzle plate 1. An ink supply channel 7 that connects the common ink channel 6 and the pressure chamber 5 is formed in the channel forming member 3. Reference numeral 18 denotes a frame in which an ink port 8 is formed, and an ink tank (not shown) communicates with the common ink flow path 6 by a supply pipe 19. Reference numeral 9 denotes a piezoelectric vibrator whose front end is coupled to a thick portion 10 formed at a position corresponding to the pressure chamber 5 of the diaphragm 4. The thick portion 10 is formed so as to increase the deformation amount of the axial displacement of the piezoelectric vibrator 9 and obtain a desired deformation volume. Also, there is an effect that the fixing of the piezoelectric vibrator 9 and the diaphragm 4 is facilitated. The thick portion 10 is formed of, for example, stainless steel having a thickness of 0.03 mm. A thin portion 11 is formed around the thick portion 10 of the diaphragm 4. Thin part 1
1 is formed of, for example, a 0.005 mm-thick polyimide film. The rear part of the piezoelectric vibrator 9 is fixed by a vibrator fixing member 12. The piezoelectric vibrator 9 is cut into a rod shape corresponding to the pressure chamber 5. The piezoelectric vibrator 9 uses a so-called laminated piezoelectric vibrator in which piezoelectric layers made of piezoelectric ceramics, for example, PZT, and conductive layers made of, for example, Ag-Pd are alternately laminated. By using such a laminated piezoelectric vibrator, the voltage applied to the piezoelectric vibrator can be reduced as much as possible, and an electric circuit, a power supply, and the like can be simplified. 13
Denotes a lead frame, which electrically connects a circuit (not shown) to the piezoelectric vibrator 9 via a vibrator fixing member 12.

【0008】図示していない回路からの信号によって圧
電振動子9に信号が電圧として印加されると、圧電振動
子9は棒の軸方向に沿って収縮する。それによって、振
動板4はノズルプレート1から遠ざかるように変形し、
圧力室5の容積が膨張する。その後ある予め決められた
時間経過後、圧電振動子9に蓄えられた電荷を急速に放
電すると、圧電振動子9は棒の軸方向に伸長し、振動板
4はノズルプレート1に近ずくように変形し結果的に圧
力室5の容積が急速に収縮する。その結果、圧力室5内
のインクの圧力が高められ、ノズル開口2からインクが
勢いよく噴射する。
When a signal is applied as a voltage to the piezoelectric vibrator 9 by a signal from a circuit (not shown), the piezoelectric vibrator 9 contracts along the axial direction of the rod. Thereby, the diaphragm 4 is deformed away from the nozzle plate 1,
The volume of the pressure chamber 5 expands. Then, after a predetermined time elapses, when the electric charge stored in the piezoelectric vibrator 9 is rapidly discharged, the piezoelectric vibrator 9 extends in the axial direction of the rod, and the vibrating plate 4 approaches the nozzle plate 1. As a result, the volume of the pressure chamber 5 contracts rapidly. As a result, the pressure of the ink in the pressure chamber 5 is increased, and the ink is jetted vigorously from the nozzle opening 2.

【0009】圧電振動子9の配列方向の両端には位置決
め部材としてのダミー圧電振動子14が配置されてい
る。ダミー圧電振動子14は圧電振動子9と同様に振動
子固定部材12によって後部が固定されている。前端は
振動板4に形成されている厚肉部15に固定されてい
る。この厚肉部15の周囲も厚肉部10の周囲と同様薄
肉部11となっている。ダミー圧電振動子14が固定さ
れる厚肉部15は、圧電振動子9が固定される厚肉部1
0と同じ厚みに形成されている。
Dummy piezoelectric vibrators 14 as positioning members are arranged at both ends of the piezoelectric vibrators 9 in the arrangement direction. The rear part of the dummy piezoelectric vibrator 14 is fixed by the vibrator fixing member 12 similarly to the piezoelectric vibrator 9. The front end is fixed to a thick part 15 formed on the diaphragm 4. The periphery of the thick portion 15 is also a thin portion 11 like the periphery of the thick portion 10. The thick portion 15 to which the dummy piezoelectric vibrator 14 is fixed is the thick portion 1 to which the piezoelectric vibrator 9 is fixed.
It is formed to have the same thickness as 0.

【0010】流路形成部材3の厚肉部15に対応する位
置には凹部16が形成されている。本実施例において、
流路形成部材3は金属シリコンをエッチングした材料を
用いている。流路形成部材3の圧力室5および共通イン
ク流路に対応する位置は、金属シリコンが貫通した穴と
して形成されている。凹部16は金属シリコンのハーフ
エッチングにより例えば深さ0.005mm彫られてい
る。金属シリコンのエッチング深さは、条件を一定に保
持することで精密に管理することができる。
A concave portion 16 is formed at a position corresponding to the thick portion 15 of the flow path forming member 3. In this embodiment,
The channel forming member 3 uses a material obtained by etching metal silicon. The position corresponding to the pressure chamber 5 and the common ink flow path of the flow path forming member 3 is formed as a hole through which metal silicon penetrates. The concave portion 16 is carved by, for example, 0.005 mm in depth by half etching of metal silicon. The etching depth of metal silicon can be precisely controlled by keeping the conditions constant.

【0011】圧電振動子9およびダミー圧電振動子14
は、板状の圧電振動子が振動子固定部材12に固着され
た後、棒状に切断されて形成される。そのため、圧電振
動子9とダミー圧電振動子14の軸方向長さは実質的に
一致させることが容易である。ダミー圧電振動子14は
圧電振動子9に比較して幅が広く形成されている。この
ように構成することで、ヘッド製造中において、圧電振
動子9が他部材等に誤って接触し破壊してしまうのを防
ぐことができる。18はフレームであり、ヘッドを覆う
ように構成されている。フレーム18には貫通穴が形成
されており、圧電振動子9およびダミー圧電振動子14
が固定されている振動子固定部材12を貫通穴に挿入す
ることで、振動板4の厚肉部10、15の位置に圧電振
動子9、ダミー圧電振動子14が位置決めされるように
なっている。
The piezoelectric vibrator 9 and the dummy piezoelectric vibrator 14
Is formed by fixing a plate-shaped piezoelectric vibrator to the vibrator fixing member 12 and then cutting it into a rod shape. Therefore, it is easy to substantially match the axial lengths of the piezoelectric vibrator 9 and the dummy piezoelectric vibrator 14. The dummy piezoelectric vibrator 14 is formed wider than the piezoelectric vibrator 9. With this configuration, it is possible to prevent the piezoelectric vibrator 9 from being erroneously brought into contact with another member or the like and damaged during the manufacture of the head. Reference numeral 18 denotes a frame, which is configured to cover the head. A through hole is formed in the frame 18 so that the piezoelectric vibrator 9 and the dummy piezoelectric vibrator 14
The piezoelectric vibrator 9 and the dummy piezoelectric vibrator 14 are positioned at the positions of the thick portions 10 and 15 of the vibrating plate 4 by inserting the vibrator fixing member 12 to which the piezoelectric vibrator 4 is fixed. I have.

【0012】ダミー圧電振動子14は、振動板4を介し
て流路形成部材3の凹部16の底部17に押し付けられ
るように固定されている。その結果、圧電振動子9が固
定されている部分の振動板4は圧力室5の内側、すなわ
ちノズルプレート1に接近する方向に変形されて構成さ
れる。流路形成部材3に凹部が形成されていない場合に
は、ダミー圧電振動子が振動板を介して流路形成部材に
当接してしまい、仮に振動板が圧力室の内部に変形して
いた場合、圧電振動子と振動板とは接触しない。そのよ
うな場合、圧電振動子の振動が振動板に伝達されず、圧
力室の圧力変化が発生せず吐出しない。また、接触して
いたとしても、振動板と圧電振動子との結合時に圧力が
ほとんど加わらないため、非常に信頼性の低い接合状態
となる可能性が高く、インク吐出時の応力の繰り返しに
より、振動板と圧電振動子が剥離する危険が高い。この
ような問題を流路形成部材3に凹部16を設けることで
回避することが可能となる。一方、ダミー圧電振動子1
4のような位置決め部材がない場合には、圧電振動子と
振動板との結合に圧力を加えることは可能であるが、振
動板の圧力室内への変形量を管理することができないた
め、過大な力が振動板やその接合部あるいは圧電振動子
に加わってしまう可能性が高く、振動板やその接合部に
亀裂等の破壊や圧電振動子へのクラックが発生してしま
う危険が高い。このような問題は、ダミー圧電振動子等
の位置決め部材を設け、凹部16の底部17に押し付け
るように固定することで回避することが可能となる。振
動板が圧電振動子9と圧接しながら、高精度の深さで彫
られた凹部16の底面部17に振動板4を介してダミー
圧電振動子14が当接するまで押し込まれるため、圧力
室5内部への振動板4の変形量は、ばらつきなく精密に
管理させることが容易に可能となる。例えば、凹部16
の深さを0.005mmに形成しておけば、圧力室5内
への振動板4の変形量はほぼ凹部16深さと一致した
0.005mmとすることができる。凹部16の深さ
は、振動板4の剛性、特に薄肉部11の剛性や、ノズル
開口2の配列ピッチ、インク吐出量等により適正な値を
選択する。
The dummy piezoelectric vibrator 14 is fixed so as to be pressed against the bottom 17 of the recess 16 of the flow path forming member 3 via the vibration plate 4. As a result, the vibrating plate 4 at the portion where the piezoelectric vibrator 9 is fixed is deformed in the pressure chamber 5, that is, in the direction approaching the nozzle plate 1. If the concave portion is not formed in the flow path forming member 3, the dummy piezoelectric vibrator abuts on the flow path forming member via the vibration plate, and if the vibration plate is deformed inside the pressure chamber, In addition, the piezoelectric vibrator does not come into contact with the diaphragm. In such a case, the vibration of the piezoelectric vibrator is not transmitted to the vibrating plate, and the pressure in the pressure chamber does not change and the liquid is not discharged. Also, even if they are in contact with each other, pressure is hardly applied when the vibration plate and the piezoelectric vibrator are joined, so there is a high possibility that the connection state will be extremely low in reliability. There is a high risk that the vibration plate and the piezoelectric vibrator will peel off. Such a problem can be avoided by providing the recess 16 in the flow path forming member 3. On the other hand, the dummy piezoelectric vibrator 1
When there is no positioning member as in 4, it is possible to apply pressure to the connection between the piezoelectric vibrator and the diaphragm, but it is not possible to control the amount of deformation of the diaphragm into the pressure chamber, so There is a high possibility that an excessive force will be applied to the vibration plate or its joint or the piezoelectric vibrator, and there is a high risk that the vibration plate or its joint may break such as a crack or generate a crack in the piezoelectric vibrator. Such a problem can be avoided by providing a positioning member such as a dummy piezoelectric vibrator and fixing the positioning member against the bottom 17 of the concave portion 16. While the diaphragm is pressed against the piezoelectric vibrator 9, the diaphragm is pushed into the bottom surface portion 17 of the concave portion 16 carved with high precision until the dummy piezoelectric vibrator 14 abuts via the diaphragm 4. The amount of deformation of the diaphragm 4 into the interior can easily be controlled precisely without variation. For example, the recess 16
Is formed to a depth of 0.005 mm, the amount of deformation of the diaphragm 4 into the pressure chamber 5 can be made 0.005 mm, which is substantially equal to the depth of the recess 16. An appropriate value is selected for the depth of the concave portion 16 according to the rigidity of the diaphragm 4, particularly the rigidity of the thin portion 11, the arrangement pitch of the nozzle openings 2, the ink ejection amount, and the like.

【0013】またこのような構成にすることで、振動板
4に適度な張力を与えながら形成することができる。振
動板4へ張力が働いていない場合には、振動板がたるん
で形成されてしまう可能性が高く、その結果圧力室5内
に発生したインク圧力がたるんだ振動板に吸収されてし
まい、ノズル開口2からのインク吐出が所望の特性が得
られない危険が高いが、このような問題を解決すること
ができる。また振動板の振動周期が張力により変化して
しまい、インク吐出状態がばらついてしまうという問題
も解決することができる。
With such a configuration, the diaphragm 4 can be formed while giving an appropriate tension. If the tension is not applied to the diaphragm 4, the diaphragm is likely to be slack and formed, and as a result, the ink pressure generated in the pressure chamber 5 is absorbed by the slack diaphragm, and the nozzle is deflected. Although there is a high risk that the ink ejection from the opening 2 does not achieve desired characteristics, such a problem can be solved. It is also possible to solve the problem that the vibration period of the diaphragm changes due to the tension and the ink ejection state varies.

【0014】さらに好適には、本実施例のようにダミー
圧電振動子14が圧接される振動板4の厚肉部の周囲に
も薄肉部を形成することで、ダミー圧電振動子14を凹
部16に押し付けることで、振動板4の薄肉部11全体
に比較的均一に張力を与えることが可能である。また他
の効果として、薄肉部11がポリイミドのような電気的
に絶縁材料で形成されている場合には、ダミー圧電振動
子14と振動板4とは、ダミー圧電振動子14が固定さ
れる厚肉部15を除いて電気的に絶縁することができる
ため、インクを介しての他部材への電気的リーク等を考
慮する必要がなくなり、ヘッド構成やヘッド製造方法を
簡略化することができる。
More preferably, a thin portion is also formed around the thick portion of the diaphragm 4 to which the dummy piezoelectric vibrator 14 is pressed against as in this embodiment, so that the dummy piezoelectric vibrator 14 is , It is possible to relatively uniformly apply tension to the thin portion 11 of the diaphragm 4. As another effect, when the thin portion 11 is formed of an electrically insulating material such as polyimide, the dummy piezoelectric vibrator 14 and the vibrating plate 4 have a thickness that allows the dummy piezoelectric vibrator 14 to be fixed. Since it is possible to electrically insulate except for the meat portion 15, it is not necessary to consider electric leakage to other members via ink, and the head configuration and the head manufacturing method can be simplified.

【0015】図4は流路形成部材を感光性樹脂で構成し
た場合の実施例を示す分解断面図である。本実施例にお
いては、流路形成部材は、ノズルプレート101側にフ
ィルム状の感光性樹脂より形成された第1流路形成層1
02と、振動板104側に液状感光性樹脂をスピンコー
ターやロールコーターで均一厚みで塗布、現像されて形
成された第2流路形成層103を積層させることにより
構成されている。第2流路形成層103のダミー圧電振
動子114が圧接される部分に対応する位置には、穴部
106が形成されている。その結果、第1流路形成層1
02と第2流路形成層103を積層した後では、図2に
示した前述の実施例と同様な構成を得ることができる。
ダミー圧電振動子114は振動板104を介して貫通し
ている穴部106の底部の第1流路形成層に押し当てら
れる。そのため圧電振動子109は、振動板104を圧
力室105内に変形させるように圧接される。
FIG. 4 is an exploded sectional view showing an embodiment in which the flow path forming member is made of a photosensitive resin. In this embodiment, the flow path forming member includes a first flow path forming layer 1 formed of a film-shaped photosensitive resin on the nozzle plate 101 side.
02 and a second flow path forming layer 103 formed by applying and developing a liquid photosensitive resin with a uniform thickness using a spin coater or a roll coater on the vibration plate 104 side. A hole 106 is formed in a position of the second channel forming layer 103 corresponding to a portion where the dummy piezoelectric vibrator 114 is pressed. As a result, the first flow path forming layer 1
After laminating the second flow path forming layer 103 and the second flow path forming layer 103, a configuration similar to that of the above-described embodiment shown in FIG. 2 can be obtained.
The dummy piezoelectric vibrator 114 is pressed against the first channel forming layer at the bottom of the hole 106 penetrating through the diaphragm 104. Therefore, the piezoelectric vibrator 109 is pressed so as to deform the vibration plate 104 into the pressure chamber 105.

【0016】流路形成部材としては、第1流路形成層を
金属シリコンによって形成し、第2流路形成層を感光性
樹脂によって金属シリコン上に形成したり、プラスチッ
クの射出成形や、金属の積層構造等を用いても全く同様
な効果を得られる。
As the flow path forming member, the first flow path forming layer is formed of metal silicon, and the second flow path forming layer is formed on metal silicon with a photosensitive resin. Exactly the same effect can be obtained by using a laminated structure or the like.

【0017】図5は位置決め部材として振動子固定部材
を利用した場合の第2の実施例を示す断面図である。本
実施例においては、列設された圧電振動子209、20
9、209…が固定されている振動子固定部材212の
両端に位置決め部214が形成されている。位置決め部
214の前端は、圧電振動子209の前端とほぼ同じ位
置になるように構成されている。流路形成部材203
の、位置決め部214に対応する位置には凹部206が
形成されており、振動板204を介して位置決め部21
4が凹部206の底部207に押し付けられ、圧電振動
子209は振動板204を圧力室205内に押し込むよ
うに固定される。振動子固定部材212は、アルミナや
快削性セラミックスのような比較的強固な材質よりなっ
ており、位置決め部214を凹部206の底部に強く押
し当てても破壊するようなことがなく、容易にヘッドを
製造することができる。
FIG. 5 is a sectional view showing a second embodiment in which a transducer fixing member is used as a positioning member. In this embodiment, the piezoelectric vibrators 209 and 20
Positioning portions 214 are formed at both ends of the transducer fixing member 212 to which 9, 209... Are fixed. The front end of the positioning section 214 is configured to be substantially at the same position as the front end of the piezoelectric vibrator 209. Flow path forming member 203
A concave portion 206 is formed at a position corresponding to the positioning portion 214.
4 is pressed against the bottom 207 of the recess 206, and the piezoelectric vibrator 209 is fixed so as to push the vibration plate 204 into the pressure chamber 205. The vibrator fixing member 212 is made of a relatively strong material such as alumina or free-cutting ceramics, and does not break even when the positioning portion 214 is strongly pressed against the bottom of the concave portion 206, so that the vibrator fixing member 212 is easily broken. A head can be manufactured.

【0018】位置決め部は、図6の第3の実施例に示す
ように圧電振動子309を挟持するように構成されてい
てもよい。図6はノズル開口の配列方向に対して直角方
向の断面図である。振動子固定部材312、313は圧
電振動子309の両面から挟み込むように圧電振動子3
09を固定している。振動子固定部材312、313は
段部314、315を有しており、段部の始点で圧電振
動子309の振動後端を規定している。段部314、3
15の前端は、圧電振動子309の前端とほぼ同じ位置
なるように形成されており、流路形成部材303に形成
されている凹部306に振動板304を介して凹部30
6の底部に圧接されて構成されている。振動板304は
圧電素子309が固定される部分に対応して厚肉部31
0、位置決め部材312、313が固定される部分に対
応して厚肉部311が形成されており、その周囲が薄肉
部307となって構成されている。圧電振動子309は
振動子固定部材312、313によって覆われているた
め、ヘッド製造中に圧電振動子309を破壊していしま
うことがなく、容易にヘッドを製造することができる。
また、振動板304の複数配列した圧力室305のそれ
ぞれの近傍の振動板304が、位置決め部材314、3
15によって張力が作用するため、各圧力室305の振
動板304に均一に張力が作用し、振動板304がたる
むことなく確実に圧電振動子309が振動板304に圧
接、固定することができる。
The positioning portion may be configured to sandwich the piezoelectric vibrator 309 as shown in a third embodiment of FIG. FIG. 6 is a sectional view in a direction perpendicular to the arrangement direction of the nozzle openings. The vibrator fixing members 312 and 313 are sandwiched between the piezoelectric vibrators 309 from both sides.
09 is fixed. The vibrator fixing members 312 and 313 have steps 314 and 315, and define the rear end of the vibration of the piezoelectric vibrator 309 at the start point of the steps. Steps 314, 3
The front end of the piezoelectric vibrator 309 is formed at substantially the same position as the front end of the piezoelectric vibrator 309.
6 is pressed against the bottom. The diaphragm 304 has a thick portion 31 corresponding to a portion where the piezoelectric element 309 is fixed.
0, a thick portion 311 is formed corresponding to a portion to which the positioning members 312 and 313 are fixed, and a periphery thereof is formed as a thin portion 307. Since the piezoelectric vibrator 309 is covered by the vibrator fixing members 312 and 313, the head can be easily manufactured without breaking the piezoelectric vibrator 309 during the manufacture of the head.
Further, the diaphragms 304 in the vicinity of each of the pressure chambers 305 in which the plurality of diaphragms 304 are arranged are positioned by the positioning members 314, 3
Since the tension acts on the diaphragm 15, the tension uniformly acts on the diaphragm 304 of each pressure chamber 305, and the diaphragm 304 can be securely pressed against and fixed to the diaphragm 304 without sagging.

【0019】位置決め部材は、ダミー圧電振動子や振動
子固定部材によってばかりでなく、例えば圧電振動子の
配列した両端に金属やセラミックス等からなる別部材を
振動子固定部材に固定して形成しても、本発明は有効で
あることは明かであろう。
The positioning member is formed not only by a dummy piezoelectric vibrator or a vibrator fixing member, but also by, for example, fixing separate members made of metal, ceramics or the like to the vibrator fixing member at both ends where the piezoelectric vibrators are arranged. However, it will be clear that the present invention is effective.

【0020】本発明によれば、圧電振動子は振動板に固
定されていなくても良好にインクを吐出させることも可
能である。図7の実線に示すように、印字信号が入って
いない間、振動板404は圧電振動子409によって圧
力室405に押し込まれるように張力を与えられながら
保持されている。そして印字信号が電圧として圧電振動
子409に加わった時、図7の2点鎖線に示すように圧
電振動子409は軸方向に収縮するが、それに伴って張
力が解放されることによって振動板404も圧電振動子
409の収縮とほぼ同期して圧力室405を拡大する方
向に変形する。圧電振動子409が最も収縮した時点に
おいても、振動板404にはなお張力が働いているよう
な凹部の深さに形成されている。一定時間経過後、圧電
振動子409に蓄えられた電荷を急速に放電することで
圧電振動子409は再び実線に示すように軸方向に伸長
する。そのため振動板404は圧電振動子409に押さ
れ、圧力室405を収縮する方向に変形し、圧力室40
5の圧力が高まり、ノズル開口402からインクを吐出
する。このように圧電振動子と振動板とを固定しない場
合には、特に振動板に働く張力を精密に管理する必要が
あるが、本発明によれば容易に一定に管理することがで
きる。
According to the present invention, it is possible to satisfactorily eject ink even if the piezoelectric vibrator is not fixed to the diaphragm. As shown by the solid line in FIG. 7, the diaphragm 404 is held while being tensioned so as to be pushed into the pressure chamber 405 by the piezoelectric vibrator 409 while the print signal is not input. When a print signal is applied as a voltage to the piezoelectric vibrator 409, the piezoelectric vibrator 409 contracts in the axial direction as shown by a two-dot chain line in FIG. Also, the pressure chamber 405 is deformed in a direction in which the pressure chamber 405 is enlarged substantially in synchronization with the contraction of the piezoelectric vibrator 409. Even when the piezoelectric vibrator 409 contracts most, the diaphragm 404 is formed to the depth of the concave portion where tension is still applied. After a certain period of time, the electric charge stored in the piezoelectric vibrator 409 is rapidly discharged, so that the piezoelectric vibrator 409 extends in the axial direction again as indicated by the solid line. Therefore, the vibration plate 404 is pressed by the piezoelectric vibrator 409 and deforms in a direction in which the pressure chamber 405 contracts.
5, the ink is ejected from the nozzle opening 402. In the case where the piezoelectric vibrator and the diaphragm are not fixed as described above, it is particularly necessary to precisely control the tension applied to the diaphragm, but according to the present invention, it is possible to easily and consistently manage the tension.

【0021】このように圧電振動子と振動板を固定せず
に構成したヘッドでは、例えば振動板、流路形成板、ノ
ズルプレートおよびインクタンク等インクの流路となる
インク流路部と、圧電振動子、振動子固定部材、フレー
ムや信号伝達部となるアクチュエータ部とをそれぞれ分
離して構成することができる。そのため、インクタンク
に貯蔵されたインクが終了した時や、異なる色のインク
を吐出させる時に、アクチュエータ部は交換せずに、イ
ンク流路部のみを交換させることも可能であり、印刷に
関わるコストを非常に安価にすることが可能とすること
ができる。また、アクチュエータ部が疲労等で破壊した
時や、性能が劣化した時等にはアクチュエータ部のみを
交換することも可能であり、長期間において良好な印字
品質を保持することができる。
In the head in which the piezoelectric vibrator and the vibration plate are not fixed as described above, for example, an ink flow path portion such as a vibration plate, a flow path forming plate, a nozzle plate, an ink tank, etc. The vibrator, the vibrator fixing member, the frame, and the actuator unit serving as the signal transmission unit can be separately configured. For this reason, when the ink stored in the ink tank is completed or when ink of a different color is ejected, it is possible to replace only the ink channel portion without replacing the actuator portion. Can be made very inexpensive. Further, when the actuator section is broken due to fatigue or the like, or when the performance is deteriorated, it is possible to replace only the actuator section, and it is possible to maintain good printing quality for a long period of time.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、圧電振動子の軸方向の前端の位置と実質的に同じ位
置に端部を有する位置決め部材を有し、流路形成部材の
位置決め部材に対応する位置に凹部が形成されて構成さ
れているため、位置決め部材が凹部に当たり、圧電振動
子を振動板は確実にかつ高精度に管理しながら接触、圧
接させることができ、インク吐出が安定し信頼性の高い
インクジェット式印字ヘッドを安価に提供することがで
きる。
As described above, according to the present invention, the positioning member having the end at substantially the same position as the front end of the piezoelectric vibrator in the axial direction is provided. Since the concave portion is formed at the position corresponding to, the positioning member hits the concave portion, and the piezoelectric vibrator can be contacted and pressed against the vibration plate while managing the diaphragm reliably and with high accuracy, and the ink ejection is stable. In addition, a highly reliable ink jet print head can be provided at low cost.

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

【図1】本発明の第1実施例の構成を示す分解斜視図で
ある。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a configuration of a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施例の部分断面図である。FIG. 2 is a partial sectional view of the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施例の部分分解斜視図であ
る。
FIG. 3 is a partially exploded perspective view of the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の他部材での構成を示す分解断面図であ
る。
FIG. 4 is an exploded cross-sectional view showing a configuration of another member of the present invention.

【図5】本発明の第2実施例の断面図である。FIG. 5 is a sectional view of a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3実施例の断面図である。FIG. 6 is a sectional view of a third embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第4実施例のインク吐出を説明する説
明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating ink ejection according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】従来のインクジェット式印字ヘッドの構成を示
す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a conventional ink jet print head.

【図9】従来のインクジェット式印字ヘッドの他の実施
例を示す断面図である。
FIG. 9 is a sectional view showing another embodiment of a conventional ink jet print head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ノズルプレート 2 ノズル開口 3 流路形成部材 4 振動板 5 圧力室 6 凹部 7 共通インク流路 8 インク口 9 圧電振動子 10 振動板の厚肉部 11 振動板の薄肉部 12 振動子固定部材 13 リードフレーム 14 ダミー圧電振動子 15 振動板のダミー圧電振動子に対応した位置の厚肉
部 16 凹部 17 凹部の底面部 18 フレーム 19 インク供給パイプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nozzle plate 2 Nozzle opening 3 Flow path forming member 4 Vibration plate 5 Pressure chamber 6 Depression 7 Common ink flow path 8 Ink port 9 Piezoelectric vibrator 10 Thick part of diaphragm 11 Thin part of diaphragm 12 Vibrator fixing member 13 Lead frame 14 Dummy piezoelectric vibrator 15 Thick part of diaphragm corresponding to dummy piezoelectric vibrator 16 Depression 17 Bottom part of depression 18 Frame 19 Ink supply pipe

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ノズル開口と連通する圧力室を構成する
流路形成部材と、前記圧力室の一壁面を構成する前記流
路形成部材上に形成された振動板、及び一端が固定部材
に固定され他端が前記振動板に当接するように複数列設
された縦振動モードの圧電振動子を備え、 前記振動子における他端側の前端の位置と、実質的に等
しい位置に前端部を有する位置決め部材を前記振動子列
両端に有し、位置決め部材の前端が前記流路形成部材上
に形成された凹部に前記振動板を介して契合しているこ
とを特徴とするインクジェット式印字ヘッド。
1. A flow path forming member forming a pressure chamber communicating with a nozzle opening, a diaphragm formed on the flow path forming member forming one wall surface of the pressure chamber, and one end fixed to a fixing member. A plurality of vertical-mode piezoelectric vibrators arranged in a plurality of rows so that the other end abuts on the diaphragm, and a front end portion at a position substantially equal to a position of a front end on the other end side of the vibrator. An ink jet print head having positioning members at both ends of the vibrator row, wherein a front end of the positioning member is engaged with a concave portion formed on the flow path forming member via the vibration plate.
【請求項2】 前記位置決め部材がダミー圧電振動子で
あることを特徴とする請求項1記載のインクジェット式
印字ヘッド。
2. The ink jet print head according to claim 1, wherein said positioning member is a dummy piezoelectric vibrator.
【請求項3】 前記位置決め部材が前記圧電振動子の振
動の後端を規定している振動子固定部材であることを特
徴とする請求項1記載のインクジェット式印字ヘッド。
3. The ink jet print head according to claim 1, wherein the positioning member is a vibrator fixing member that defines a rear end of the vibration of the piezoelectric vibrator.
【請求項4】 前記振動板は薄肉部と厚肉部を有してお
り、前記位置決め部材に対応する部分は厚肉部であり、
その周囲は薄肉部であることを特徴とする請求項1記載
のインクジェット式印字ヘッド。
4. The diaphragm has a thin portion and a thick portion, and a portion corresponding to the positioning member is a thick portion.
2. The ink jet print head according to claim 1, wherein the periphery is a thin portion.
【請求項5】 前記凹部は、前記振動板を介して前記位
置決め部材を当接するまで押し込むよう形成されてお
り、 前記圧電振動子と前記振動板とを固定することなく圧接
していることを特徴とする請求項1記載のインクジェッ
ト式印字ヘッド。
5. The concave portion is formed so as to press the positioning member through the vibration plate until the positioning member comes into contact with the positioning member, and presses the piezoelectric vibrator and the vibration plate without fixing them. The ink jet print head according to claim 1, wherein
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