JP3486913B2 - Inkjet head - Google Patents

Inkjet head

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JP3486913B2
JP3486913B2 JP33638892A JP33638892A JP3486913B2 JP 3486913 B2 JP3486913 B2 JP 3486913B2 JP 33638892 A JP33638892 A JP 33638892A JP 33638892 A JP33638892 A JP 33638892A JP 3486913 B2 JP3486913 B2 JP 3486913B2
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piezoelectric element
laminated piezoelectric
pressure
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ink jet
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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、電気信号によって発生
する微細な変位、高速振動を応用した精密機器用マイク
ロアクチュエータに関する。また、前記マイクロアクチ
ュエータが発生する圧力によってインク滴を飛翔させ、
記録紙等の記録媒体上にインク像を形成するプリンタ等
の画像記録装置に関し、さらに詳細には、インクジェッ
トヘッドに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microactuator for precision equipment to which minute displacement and high speed vibration generated by electric signals are applied. In addition, the pressure generated by the microactuator causes ink droplets to fly,
The present invention relates to an image recording apparatus such as a printer that forms an ink image on a recording medium such as recording paper, and more specifically to an inkjet head.

【0002】[0002]

【従来の技術】圧電材料と導電(弾性)材料を接合し、
電気信号によって発生する微細な変位、高速振動を応用
した工業製品は多く、クオーツ時計、超音波モータ、イ
ンクジェットヘッド等に応用されている。 また、マイ
クロアクチュエータの形状に関する従来例としては、図
9に示すように積層圧電素子10の端面にセラミック部
材9を有し、前記積層圧電素子10の振動面をノズル1
入口開口部に対向して配置したことを特徴とするオンデ
マンド型インクジェットヘッドが特開平1−11563
8号公報に示されている。
2. Description of the Related Art A piezoelectric material and a conductive (elastic) material are joined together,
Many industrial products apply fine displacement and high-speed vibration generated by electric signals, and are applied to quartz watches, ultrasonic motors, inkjet heads, and the like. Further, as a conventional example relating to the shape of the microactuator, as shown in FIG. 9, a ceramic member 9 is provided on an end surface of the laminated piezoelectric element 10, and the vibrating surface of the laminated piezoelectric element 10 is connected to the nozzle 1.
An on-demand type ink jet head characterized by being arranged so as to face an inlet opening is disclosed in JP-A-1-11563.
No. 8 publication.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】圧力室内の圧力を高め
る為の変位を発生する積層圧電素子は変位効率に優れる
ことが望ましい。しかしながら、変位を発生する活性部
と共に変位を生じない不活性部を有する積層圧電素子の
端面を圧力伝達部材と接合した時、前記不活性部の接合
面近傍での応力が大きくなる。積層圧電素子の平滑面と
圧力伝達部材の平滑面を接合した場合は接着剤を前記活
性部のみに塗布しても活性部の両側に隣接する前記不活
性部に漏れだしていまう。こうした現象によって、積層
圧電素子内部欠陥の発生、接合面の剥離現象等が確認さ
れている。また、積層圧電素子の端面に接合されている
圧力伝達部材は、積層圧電素子、圧力伝達部材の双方の
接合面が平滑面であるため位置決めになるものがなく、
これにより、積層圧電素子及びノズル開口部に対しての
位置精度にバラツキが発生するという問題を有した。こ
のような問題から、インクジェットヘッドの信頼性、及
び印字品質を低下させると共に、変位効率をも低下して
しまうことが明らかである。印字品質、信頼性、及び変
位効率の向上を目的とする本発明によれば、優れた信頼
性と印字品質を有し、且つ低価格なインクジェットヘッ
ド、及びこれを搭載したインクジェット記録装置を実現
することができる。
It is desirable that the laminated piezoelectric element that generates displacement for increasing the pressure in the pressure chamber has excellent displacement efficiency. However, when the end surface of the laminated piezoelectric element having the inactive portion that does not cause the displacement together with the active portion that causes the displacement is joined to the pressure transmitting member, the stress in the vicinity of the joint surface of the inactive portion becomes large. When the smooth surface of the laminated piezoelectric element and the smooth surface of the pressure transmitting member are joined, even if the adhesive is applied only to the active portion, it leaks to the inactive portions adjacent to both sides of the active portion. Due to such a phenomenon, occurrence of internal defects of the laminated piezoelectric element, peeling phenomenon of the bonding surface, and the like have been confirmed. Further, the pressure transmission member joined to the end face of the laminated piezoelectric element has no positioning because the joint surfaces of both the laminated piezoelectric element and the pressure transmission member are smooth surfaces.
As a result, there is a problem in that the positional accuracy with respect to the laminated piezoelectric element and the nozzle opening varies. From such a problem, it is apparent that the reliability and the print quality of the inkjet head are deteriorated and the displacement efficiency is also decreased. According to the present invention, which is intended to improve printing quality, reliability, and displacement efficiency, an inkjet head having excellent reliability and printing quality and low cost, and an inkjet recording apparatus equipped with the same are realized. be able to.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
ヘッドは、インクを吐出するノズルと、該ノズルに連通
する圧力室と、圧力伝達部材を介して前記圧力室の一壁
面である振動板に圧力を発生させる圧電材料と導電材料
とを交互に積層してなる積層圧電素子と、該積層圧電素
子に電気信号を印加する駆動手段と、を有するインクジ
ェットヘッドにおいて、前記圧力伝達部材の前記圧力室
と対向する面積が前記積層圧電素子の該面積よりも大き
く、前記積層圧電素子の前記圧力伝達部材と接合される
面に、凹形状、または凸形状を有し、且つ前記圧力伝達
部材の前記積層圧電素子と接合される面に、凸形状、ま
たは凹形状を有し、前記圧力伝達部材に接合される前記
積層圧電素子の端面における活性部の両側に凹部が形成
されていることを特徴とする。
An ink jet head of the present invention comprises a nozzle for ejecting ink, a pressure chamber communicating with the nozzle, and a pressure transmitting member for applying pressure to a diaphragm, which is one wall surface of the pressure chamber. In the ink jet head having a laminated piezoelectric element formed by alternately laminating a piezoelectric material and a conductive material for generating a pressure, and a driving unit for applying an electric signal to the laminated piezoelectric element, the pressure chamber of the pressure transmission member is provided. The opposing area is larger than the area of the laminated piezoelectric element, and the surface of the laminated piezoelectric element joined to the pressure transmitting member has a concave shape or a convex shape, and the laminated piezoelectric element of the pressure transmitting member. The surface to be joined to the element has a convex shape or a concave shape, and concave portions are formed on both sides of the active portion on the end surface of the laminated piezoelectric element to be joined to the pressure transmitting member. And butterflies.

【0005】また、前記積層圧電素子と前記圧力伝達部
材との接合面で前記振動板の高さ調整を行うことを特徴
とする。
Further, the height of the diaphragm is adjusted at the joint surface between the laminated piezoelectric element and the pressure transmitting member.

【0006】また、前記積層圧電素子と前記圧力伝達部
材との接合面に塗布する接合材料の厚みにより振動板の
高さ調整を行うことを特徴とする。
Further, the height of the diaphragm is adjusted by the thickness of the bonding material applied to the bonding surface between the laminated piezoelectric element and the pressure transmitting member.

【0007】また、前記積層圧電素子の前記活性部のみ
に前記接合材料が塗布されることを特徴とする。
Further, the bonding material is applied only to the active portion of the laminated piezoelectric element.

【0008】また、前記凹形状、または前記凸形状によ
って形成された空間が余剰の接合材料を収容する逃げ溝
であることを特徴とする。さらに、前記積層圧電素子の
非活性部と前記圧力伝達部材をはめあうことにより位置
決めを行うことを特徴とする。
Further, the space formed by the concave shape or the convex shape is an escape groove for accommodating an excessive bonding material. Further, positioning is performed by fitting the inactive portion of the laminated piezoelectric element and the pressure transmitting member.

【0009】[0009]

【作用】積層圧電素子の活性部端面を固定部材と接合す
ることによって、非活性部をも固定したときに比べ変位
効率、信頼性に優れるマイクロアクチュエータを備えた
インクジェットヘッドを提供することが出来る。
By joining the end surface of the active portion of the laminated piezoelectric element to the fixing member, it is possible to provide an ink jet head having a microactuator which is superior in displacement efficiency and reliability as compared with the case where the inactive portion is also fixed.

【0010】[0010]

【実施例】以下に本発明の実施例の詳細を図面を参照し
て説明する。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0011】図1は、本発明のアクチュエータを用いる
インクジェットヘッド主要部の構造説明斜視図である。
図1に示す2は、複数のノズル1を形成したノズル形成
基板である。ノズル1の開口面積とノズル形成基板2の
厚さは、インク吐出特性に大きな影響を及ぼす。優れた
印字品質を確保する為には、複数のノズル間に於いてこ
れらのバラツキを低く抑えなくてはならない為、極めて
高い加工精度が要求される。このため、ノズル形成基板
2は、精密プレス法、ニッケルの電鋳法、または、シリ
コンウエハのエッチング加工等により形成されるもので
ある。このノズル形成基板2と貼り合わされる流路基板
3は、圧力室4、セグメントインク供給路5、共通イン
ク室6、及びインク供給パイプ7の連通口を形成して成
る部材である。この流路基板3がノズル形成基板2と貼
り合わされる際は、ノズル1が圧力室4の中央部に位置
するように位置決め接合される。ベース基板8は、複数
の積層圧電素子10を固定する部材であり、それぞれの
積層圧電素子10にドライバー30から独立した電気信
号を送る為のセグメント電極15とコモン電極16が形
成されている。ドライバー30から選択的な電気信号が
積層圧電素子10に印加されることによって、積層圧電
素子10は歪を生じる。積層圧電素子10はヤング率の
高いアルミナ等のベース基板8上に接合されているた
め、圧力室4との接合面に優先的に変位を与え、圧力室
4内の圧力を高める。本実施例にて説明するインクジェ
ットヘッドはこうした原理によってノズル1からインク
が吐出し、記録媒体上にインク像を形成する画像記録装
置に用いるものである。
FIG. 1 is a perspective view showing the structure of a main portion of an ink jet head using the actuator of the present invention.
Reference numeral 2 shown in FIG. 1 is a nozzle formation substrate on which a plurality of nozzles 1 are formed. The opening area of the nozzle 1 and the thickness of the nozzle forming substrate 2 have a great influence on the ink ejection characteristics. In order to ensure excellent printing quality, these variations must be suppressed among a plurality of nozzles, so extremely high processing accuracy is required. Therefore, the nozzle forming substrate 2 is formed by a precision pressing method, an electroforming method of nickel, an etching process of a silicon wafer, or the like. The flow path substrate 3 bonded to the nozzle forming substrate 2 is a member formed with the pressure chamber 4, the segment ink supply path 5, the common ink chamber 6, and the communication port of the ink supply pipe 7. When the flow path substrate 3 is bonded to the nozzle forming substrate 2, the nozzle 1 is positioned and joined so that the nozzle 1 is located at the center of the pressure chamber 4. The base substrate 8 is a member for fixing a plurality of laminated piezoelectric elements 10, and segment electrodes 15 and a common electrode 16 for transmitting an electric signal independent of the driver 30 are formed to each laminated piezoelectric element 10. When a selective electric signal is applied to the laminated piezoelectric element 10 from the driver 30, the laminated piezoelectric element 10 is distorted. Since the laminated piezoelectric element 10 is bonded on the base substrate 8 such as alumina having a high Young's modulus, the bonding surface with the pressure chamber 4 is preferentially displaced to increase the pressure in the pressure chamber 4. The ink jet head described in this embodiment is used in an image recording apparatus that forms an ink image on a recording medium by ejecting ink from the nozzle 1 based on such a principle.

【0012】図2及び図3は、本発明の第1の実施例を
説明するインクジェットヘッドの部分断面図である。ベ
ース基板8は、積層圧電素子10を固定する固定部材
で、圧力伝達部材19は、積層圧電素子10の圧力室4
に対向する面積以上の変位面積を得るものである。振動
板18と流路基板3及びノズル形成基板2は圧力室4を
形成している。そして、圧力室4は振動板18が変化す
ることにより圧力室4の容積変化が急激に行われる。ベ
ース基板8に形成されるセグメント電極15と共通電極
16は導電性接合部材24によって積層圧電素子10の
側面電極と接合されており、電気信号が印加されること
によってノズル1へ向かう方向へ変位を発生する。この
変位によって圧力伝達部材19を介して振動板18が撓
み、圧力室4内に充填されるインクは加圧され、ノズル
1から吐出する。こうしたインクジェットヘッドに於
て、本発明では、積層圧電素子10の圧力伝達部材19
と接合される面が、電極が交差している領域である活性
部11のみになるように凸形状になっている。圧力伝達
部材19の接合される面は凹形状になっている。この様
に積層圧電素子10と圧力伝達部材19の積層圧電素子
10と接合する面が活性部11のみになるような形状に
することによって、不活性部12と圧力伝達部材19は
接合されなくなる。これにより、電極が交差していない
領域である不活性部12による応力を緩和する事がで
き、変位効率、及びアクチュエータの信頼性を向上させ
ることができる。さらに、積層圧電素子10の圧力伝達
部材19と接合される面が凸形状、圧力伝達部材19の
積層圧電素子10と接合される面の形状が凹形状になっ
ていることで、凸形状と凹形状ではめ込みの組立ができ
るため、圧力伝達部材19の積層圧電素子10に対する
位置精度のバラツキがなくなる。また、圧力伝達部材1
9のノズルと対向する面積を積層圧電素子10のそれよ
りも大きくすることによって、積層圧電素子10の圧力
室4に対向する面積以上の変位面積をも得ることができ
るので、インク吐出効率を向上させることもできる。
2 and 3 are partial sectional views of an ink jet head for explaining the first embodiment of the present invention. The base substrate 8 is a fixing member that fixes the laminated piezoelectric element 10, and the pressure transmission member 19 is the pressure chamber 4 of the laminated piezoelectric element 10.
The displacement area is equal to or larger than the area opposed to. The vibrating plate 18, the flow path substrate 3, and the nozzle forming substrate 2 form a pressure chamber 4. Then, in the pressure chamber 4, the volume of the pressure chamber 4 changes rapidly due to the change of the vibration plate 18. The segment electrode 15 and the common electrode 16 formed on the base substrate 8 are bonded to the side surface electrodes of the laminated piezoelectric element 10 by the conductive bonding member 24, and are displaced in the direction toward the nozzle 1 when an electric signal is applied. Occur. Due to this displacement, the vibrating plate 18 is bent via the pressure transmitting member 19, and the ink filled in the pressure chamber 4 is pressurized and ejected from the nozzle 1. In such an ink jet head, according to the present invention, the pressure transmitting member 19 of the laminated piezoelectric element 10 is used.
The surface to be joined with is convex so that only the active portion 11, which is the region where the electrodes intersect, is formed. The surface to which the pressure transmission member 19 is joined has a concave shape. In this way, the inactive portion 12 and the pressure transmitting member 19 are not joined by forming the laminated piezoelectric element 10 and the pressure transmitting member 19 so that the surface of the laminated piezoelectric element 10 to be joined is the active portion 11 only. As a result, the stress due to the inactive portion 12 which is a region where the electrodes do not intersect can be relieved, and the displacement efficiency and the reliability of the actuator can be improved. Further, since the surface of the laminated piezoelectric element 10 to be joined to the pressure transmitting member 19 is convex and the surface of the pressure transmitting member 19 to be joined to the laminated piezoelectric element 10 is concave, the convex and concave shapes are formed. Since the fitting can be assembled by the shape, there is no variation in the positional accuracy of the pressure transmission member 19 with respect to the laminated piezoelectric element 10. Also, the pressure transmission member 1
By making the area of the laminated piezoelectric element 10 facing the nozzle 9 larger than that of the laminated piezoelectric element 10, it is possible to obtain a displacement area that is equal to or larger than the area of the laminated piezoelectric element 10 opposed to the pressure chamber 4, thus improving ink ejection efficiency. You can also let it.

【0013】さらに、ベース基板8と積層圧電素子10
との接合面にも、ベース基板上に凸部23を設けること
により、積層圧電素子10の不活性部12による応力を
緩和する事ができ、変位効率、及びアクチュエータの信
頼性を向上させることができる。さらに、凹凸形状を用
いることにより接合される面が3辺できるため、積層圧
電素子10と圧力伝達部材19との接着力がより強固な
ものにすることができる。
Further, the base substrate 8 and the laminated piezoelectric element 10
By providing the convex portion 23 on the base substrate also on the joint surface with the, the stress due to the inactive portion 12 of the laminated piezoelectric element 10 can be relieved, and the displacement efficiency and the reliability of the actuator can be improved. it can. Furthermore, since the surfaces to be joined have three sides by using the uneven shape, the adhesive force between the laminated piezoelectric element 10 and the pressure transmission member 19 can be made stronger.

【0014】また、図3に示すように、積層圧電素子1
0の圧力伝達部材19の接合面が凹形状で、圧力伝達部
材19の積層圧電素子10側の接合面が凸形状の場合で
も同様の作用を奏することは明らかである。但し、不活
性部12の側面が圧力伝達部材19と接合された時に
は、前記不活性部12の接合面近傍での応力が大きくな
る。そのため、積層圧電素子10を凹形状に加工あるい
は成形する場合には、変位を発生する活性部11内で形
状を作るのが好ましい。
Further, as shown in FIG. 3, the laminated piezoelectric element 1
It is apparent that the same effect is obtained even when the joint surface of the pressure transmitting member 19 of 0 is concave and the joint surface of the pressure transmitting member 19 on the laminated piezoelectric element 10 side is convex. However, when the side surface of the inactive portion 12 is joined to the pressure transmitting member 19, the stress in the vicinity of the joint surface of the inactive portion 12 becomes large. Therefore, when the laminated piezoelectric element 10 is processed or molded into a concave shape, it is preferable to form the shape inside the active portion 11 that generates displacement.

【0015】ちなみに、本発明の特徴である圧力伝達部
材19が、振動板18と同じ部材で構成されても同様の
作用を奏することは明かである。
By the way, it is apparent that the pressure transmitting member 19, which is a feature of the present invention, has the same operation even if it is made of the same member as the diaphragm 18.

【0016】図4は本発明の他の実施例を説明するイン
クジェットヘッドの部分断面図で、積層圧電素子10と
圧力伝達部材19の接合を他の部材を介して接合してい
るものである。積層圧電素子10及び圧力伝達部材19
に別部材スペーサ17を接合している。この場合でも活
性部11のみに接合されるように、積層圧電素子10に
形成されている凹部は、活性部11の領域内に設けられ
ており、スペーサ17を位置決めすることができるよう
になっている。また、圧力伝達部材19にもスペーサ1
7と接合するための凹部が設けてあり、積層圧電素子1
0に対する位置精度がでるようになっている。
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of an ink jet head for explaining another embodiment of the present invention, in which the laminated piezoelectric element 10 and the pressure transmission member 19 are joined via another member. Multilayer piezoelectric element 10 and pressure transmitting member 19
The separate member spacer 17 is joined to. Even in this case, the concave portion formed in the laminated piezoelectric element 10 so as to be bonded only to the active portion 11 is provided in the region of the active portion 11 so that the spacer 17 can be positioned. There is. The pressure transmitting member 19 also has a spacer 1
7 is provided with a concave portion for joining with the laminated piezoelectric element 1
The position accuracy with respect to 0 can be obtained.

【0017】図5及び図6は、振動板18をベース基板
8と圧力伝達部材19に接合する際、積層圧電素子10
と圧力伝達部材19の接合部で高さ調整を行う実施例を
説明するインクジェットヘッドの部分断面図である。振
動板18は、積層圧電素子10の電界によって発生する
歪を受け、圧力室4内の容積変化を行う。そのため、振
動板18は圧力伝達部材19とベース基板8に確実に接
合されていなければいけない。ノズル1からのインク吐
出効率を一定させるためには圧力室4の容積を精密に一
定に管理する必要があり、容積を一定させるためには振
動板18が平坦にする必要がある。しかし、振動板18
を接合するベース基板8と圧力伝達部材19は別々の部
材であり、組み立てる際同じ高さになるという保証はな
く、双方の高さを同じにするにはベース基板8または圧
力伝達部材19のいずれかの高さを測定し、どちらかを
研磨等のなんらかの加工を必要とする。本発明はこの高
さ調整を容易にしたもので、図5に示すようにベース基
板8に圧力伝達部材19と接合する面に凸形状を備えた
積層圧電素子10を固定して圧電素子組立体を形成す
る。さらに、振動板18と積層圧電素子10と接合する
面に凹形状を備えた圧力伝達部材19とをあらかじめ接
合したものを、圧電素子組立体の積層圧電素子1に形成
された凸形状と圧力伝達部材19の凹形状のはめあいに
より接合させる。そして、積層圧電素子10と圧力伝達
部材19の接合部に形成された隙間にはあらかじめ接着
剤28が塗布されており、隙間が接着剤28で充填され
ることにより積層圧電素子10と圧力伝達部材19とを
接合することができる。これによりベース基板8と圧力
伝達部材19の高さが違っていても、積層圧電素子10
と圧力伝達部材19の接合面に充填された接着剤28で
高さの違いを吸収するため、高さがばらついても圧力室
の容積を一定にすることができ、インク吐出効率を一定
に保つことができる。
5 and 6 show the laminated piezoelectric element 10 when the vibrating plate 18 is bonded to the base substrate 8 and the pressure transmitting member 19.
FIG. 7 is a partial cross-sectional view of an inkjet head for explaining an embodiment in which height adjustment is performed at a joint between a pressure transmission member 19 and a pressure transmission member 19. The vibration plate 18 receives strain generated by the electric field of the laminated piezoelectric element 10 and changes the volume in the pressure chamber 4. Therefore, the vibration plate 18 must be securely bonded to the pressure transmission member 19 and the base substrate 8. In order to make the ink ejection efficiency from the nozzle 1 constant, the volume of the pressure chamber 4 needs to be precisely controlled, and in order to make the volume constant, the vibration plate 18 needs to be flat. However, the diaphragm 18
The base substrate 8 and the pressure transmitting member 19 that join the two are separate members, and there is no guarantee that they will be the same height when assembled. To make both heights the same, either the base substrate 8 or the pressure transmitting member 19 is required. The height of one of them is measured, and either one needs some processing such as polishing. The present invention facilitates this height adjustment, and as shown in FIG. 5, the laminated piezoelectric element 10 having a convex shape on the surface to be joined to the pressure transmission member 19 is fixed to the base substrate 8 to fix the piezoelectric element assembly. To form. Further, the vibration transmission plate 19 and the pressure transmitting member 19 having a concave shape on the surface to be joined to the laminated piezoelectric element 10 are joined in advance to form a convex shape and pressure transmission formed on the laminated piezoelectric element 1 of the piezoelectric element assembly. The members 19 are joined by a concave fit. An adhesive 28 is applied in advance to the gap formed at the joint portion between the laminated piezoelectric element 10 and the pressure transmitting member 19. By filling the gap with the adhesive 28, the laminated piezoelectric element 10 and the pressure transmitting member are formed. 19 can be joined. Thereby, even if the heights of the base substrate 8 and the pressure transmission member 19 are different, the laminated piezoelectric element 10
Since the height difference is absorbed by the adhesive 28 filled in the joint surface between the pressure transmitting member 19 and the pressure transmitting member 19, the volume of the pressure chamber can be made constant even if the height varies, and the ink ejection efficiency is kept constant. be able to.

【0018】図6に示したように、積層圧電素子10の
圧力伝達部材19との接合面が凹形状で、圧力伝達部材
19の積層圧電素子10との接合面が凸形状の場合の高
さ調整における接合時も同様の作用を奏することは明か
である。
As shown in FIG. 6, the height when the joint surface of the laminated piezoelectric element 10 with the pressure transmitting member 19 is concave and the joint surface of the pressure transmitting member 19 with the laminated piezoelectric element 10 is convex. It is clear that the same effect is exerted at the time of joining in adjustment.

【0019】図7及び図8は積層振動子10に圧力伝達
部材19を接合する際に、積層圧電素子10に接着剤逃
げ溝29を設けたことを説明するインクジェットヘッド
の部分断面図である。
7 and 8 are partial cross-sectional views of the ink jet head for explaining that the adhesive escape groove 29 is provided in the laminated piezoelectric element 10 when the pressure transmission member 19 is joined to the laminated vibrator 10.

【0020】圧力室4内の圧力を高める為の変位を発生
する積層圧電素子10は変位効率に優れることが望まし
い。しかしながら、変位を発生する活性部11と共に変
位を生じない不活性部12を有する積層圧電素子10の
端面を圧力伝達部材19と接合した時、前記不活性部1
2の接合面近傍での応力が大きくなる。積層圧電素子1
0の平滑面と圧力伝達部材19の平滑面を接合した場合
は接着剤28を前記活性部11のみに塗布しても活性部
11の両側に隣接する前記不活性部12にはみ出してし
まう危険が高い。こうした現象によって、積層圧電素子
10の破壊や、接合面の剥離現象等が発生する可能性が
高いことが確認されている。実施例はこの接着剤28が
不活性部12へ流出することを防止するものである。図
7に示すように、積層圧電素子10の活性部11のみに
塗布された接着剤28は圧力伝達部材19と積層圧電素
子10とが接合されることにより活性部11より両側の
不活性部12の領域にはみ出すことを防止するため、活
性部11の両側に接着逃げ溝29を設けることにより、
はみ出した接着剤28は隣接する不活性部12まで流失
することなく接着剤逃げ溝28に流れ込むだけである。
これにより、接着剤28の不活性部12との接合を防げ
ることができ、積層圧電素子10の変位を妨げることが
ない。さらに、積層圧電素子10を凸形状に加工せず活
性部11の両側に接着剤逃げ29の溝を入れることだけ
により可能になり、また、積層圧電素子10の外形を使
い圧力伝達部材19とはめあいを行うことにより位置精
度を確保することが容易になる。尚、積層圧電素子10
の活性部11だけではなく、積層圧電素子10の圧力伝
達部材19との接合面全体に接着剤28を塗布した場合
は、図8に示すように、圧力伝達部材19の凹部内を活
性部11と接合する箇所のみ凸形状にすることにより、
不活性部12と圧力伝達部材19が接合されるのを防ぐ
ことができる。このように製造上発生しうる接着剤28
のはみ出しによる不活性部12との接合は、積層圧電素
子10に接着剤逃げ29を設けることにより、積層圧電
素子10の変位効率を低下することを防止することがで
きインクジェットヘッドのインク吐出特性のバラツキを
も効果的に抑制できることが本発明のさらなる効果とし
て確認されている。
It is desirable that the laminated piezoelectric element 10 that generates displacement for increasing the pressure in the pressure chamber 4 has excellent displacement efficiency. However, when the end face of the laminated piezoelectric element 10 having the inactive portion 12 which does not generate displacement together with the active portion 11 which produces displacement is joined to the pressure transmitting member 19, the inactive portion 1 is formed.
The stress near the joint surface of No. 2 becomes large. Multilayer piezoelectric element 1
When the smooth surface of 0 and the smooth surface of the pressure transmitting member 19 are joined, there is a risk that even if the adhesive 28 is applied only to the active portion 11, the adhesive 28 protrudes to the inactive portions 12 adjacent to both sides of the active portion 11. high. It has been confirmed that such a phenomenon is likely to cause the destruction of the laminated piezoelectric element 10 and the phenomenon of peeling of the bonding surface. In the embodiment, the adhesive 28 is prevented from flowing out to the inactive portion 12. As shown in FIG. 7, the adhesive 28 applied only to the active portion 11 of the laminated piezoelectric element 10 is bonded to the pressure transmission member 19 and the laminated piezoelectric element 10, so that the inactive portions 12 on both sides of the active portion 11 are bonded. By providing the adhesive escape grooves 29 on both sides of the active portion 11 in order to prevent the adhesive portion from protruding into the area of
The protruding adhesive 28 only flows into the adhesive escape groove 28 without flowing off to the adjacent inactive portion 12.
As a result, it is possible to prevent the bonding of the adhesive 28 to the inactive portion 12, and the displacement of the laminated piezoelectric element 10 is not hindered. Further, it becomes possible only by forming the grooves of the adhesive escape 29 on both sides of the active portion 11 without processing the laminated piezoelectric element 10 into a convex shape, and by fitting the outer shape of the laminated piezoelectric element 10 with the pressure transmitting member 19. By performing the above, it becomes easy to ensure the positional accuracy. The laminated piezoelectric element 10
When the adhesive 28 is applied not only to the active portion 11 of the laminated piezoelectric element 10 but also to the entire joint surface of the laminated piezoelectric element 10 with the pressure transmitting member 19, as shown in FIG. By making only the part that joins with the convex shape,
It is possible to prevent the inert portion 12 and the pressure transmission member 19 from being joined. As described above, the adhesive 28 that may be generated during manufacturing
In the bonding with the inactive portion 12 due to the protrusion, it is possible to prevent the displacement efficiency of the laminated piezoelectric element 10 from being lowered by providing the adhesive escape 29 in the laminated piezoelectric element 10, and to improve the ink ejection characteristics of the inkjet head. It has been confirmed as a further effect of the present invention that variation can be effectively suppressed.

【0021】[0021]

【発明の効果】上記の様に構成することにより、効率が
良く信頼性に優れたマイクロアクチュエータを備えたイ
ンクジェットヘッドを構成することによって、インク吐
出効率に優れたインクジェットヘッドを提供することが
できる。また、マイクロアクチュエータに架かる応力を
抑制することができるので、信頼性に優れたインクジェ
ットヘッドを提供する事ができる。さらに、こうした改
善効果によってより低価格で高性能な画像記録装置を提
供する事ができる。
By configuring as described above, an inkjet head having a microactuator having high efficiency and high reliability can be provided, and thus an inkjet head having excellent ink ejection efficiency can be provided. Further, since the stress applied to the microactuator can be suppressed, it is possible to provide an inkjet head having excellent reliability. Further, with such an improvement effect, it is possible to provide a low cost and high performance image recording apparatus.

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

【図1】本発明のアクチュエータを用いるインクジェッ
トヘッド主要部の構造説明斜視図である。
FIG. 1 is a structural explanatory perspective view of a main part of an inkjet head using an actuator of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例を説明するインクジェッ
トヘッド主要部の部分断面図である。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a main part of an inkjet head illustrating a first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施例を説明するインクジェッ
トヘッド主要部の部分断面図である。
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of a main part of the inkjet head for explaining the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の他の実施例を説明するインクジェット
ヘッドの部分断面図である。
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of an inkjet head for explaining another embodiment of the present invention.

【図5】積層圧電素子10と圧力伝達部材19の接合部
で高さ調整を行う実施例を説明するインクジェットヘッ
ドの部分断面図である。
FIG. 5 is a partial cross-sectional view of an inkjet head illustrating an example in which height adjustment is performed at a joint portion between the laminated piezoelectric element 10 and the pressure transmission member 19.

【図6】積層圧電素子10と圧力伝達部材19の接合部
で高さ調整を行う他の実施例を説明するインクジェット
ヘッドの部分断面図である。
FIG. 6 is a partial cross-sectional view of an inkjet head for explaining another embodiment in which the height is adjusted at the joint between the laminated piezoelectric element 10 and the pressure transmission member 19.

【図7】積層圧電素子10に接着剤の逃げを設けた実施
例を説明するインクジェットヘッドの部分断面図であ
る。
FIG. 7 is a partial cross-sectional view of an inkjet head for explaining an embodiment in which a relief of an adhesive is provided on the laminated piezoelectric element 10.

【図8】積層圧電素子10に接着剤の逃げを設けた他の
実施例を説明するインクジェットヘッドの部分断面図で
ある。
FIG. 8 is a partial cross-sectional view of an ink jet head for explaining another embodiment in which an adhesive escape is provided on the laminated piezoelectric element 10.

【図9】本発明に関する従来例を示すインクジェットヘ
ッド主要部の構造説明図である。
FIG. 9 is a structural explanatory view of a main part of an inkjet head showing a conventional example related to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ‥‥ ノズル 2 ‥‥ ノズル形成基板 3 ‥‥ 流路基板 4 ‥‥ 圧力室 5 ‥‥ セグメントインク供給口 6 ‥‥ 共通インク室 7 ‥‥ インク供給パイプ 8 ‥‥ ベース基板 9 ‥‥ セラミック部材 10 ‥‥ 積層圧電素子 11 ‥‥ 活性部 12 ‥‥ 不活性部 15 ‥‥ セグメント電極 16 ‥‥ 共通電極 17 ‥‥ スペーサ 18 ‥‥ 振動板 19 ‥‥ 圧力伝達部材 23 ‥‥ ベース基板凸部 24 ‥‥ 導電性接合部材 28 ‥‥ 接着剤 29 ‥‥ 接着剤逃げ溝 30 ‥‥ ドライバー 1 ... Nozzle 2 Nozzle substrate 3 ... Flow path substrate 4 Pressure chamber 5 Segment ink supply port 6 ... Common ink chamber 7 Ink supply pipe 8: Base substrate 9 ... Ceramic member 10 Multilayer piezoelectric element 11 ... Active part 12: Inactive section 15 ... Segment electrodes 16: Common electrode 17 Spacer 18 ... Diaphragm 19 ... Pressure transmission member 23. Projection of base substrate 24 .. Conductive joining member 28 ... Adhesive 29 ... Adhesive escape groove 30 driver

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−115638(JP,A) 特開 平4−57374(JP,A) 特開 平3−145775(JP,A) 特開 平4−145675(JP,A) 特開 平6−24017(JP,A) 特開 平4−347643(JP,A) 特開 平4−105374(JP,A) 実開 平1−153660(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 41/083 B41J 2/045 B41J 2/055 Continuation of front page (56) Reference JP-A-1-115638 (JP, A) JP-A-4-57374 (JP, A) JP-A-3-145775 (JP, A) JP-A-4-145675 (JP , A) Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-24017 (JP, A) Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-347643 (JP, A) Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-105374 (JP, A) Actual Kaihei No. 1-153660 (JP, U) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 41/083 B41J 2/045 B41J 2/055

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 インクを吐出するノズルと、該ノズルに
連通する圧力室と、圧力伝達部材を介して前記圧力室の
一壁面である振動板に圧力を発生させる圧電材料と導電
材料とを交互に積層してなる積層圧電素子と、該積層圧
電素子に電気信号を印加する駆動手段と、を有するイン
クジェットヘッドにおいて、 前記圧力伝達部材の前記圧力室と対向する面積が前記積
層圧電素子の該面積よりも大きく、前記積層圧電素子の
前記圧力伝達部材と接合される面に、凹形状、または凸
形状を有し、且つ前記圧力伝達部材の前記積層圧電素子
と接合される面に、凸形状、または凹形状を有し、 前記圧力伝達部材に接合される前記積層圧電素子の端面
における活性部の両側に凹部が形成されていることを特
徴とするインクジェットヘッド。
1. A nozzle that ejects ink, a pressure chamber that communicates with the nozzle, and a piezoelectric material and a conductive material that alternately generate a pressure on a diaphragm that is one wall surface of the pressure chamber via a pressure transmission member. In an ink jet head having a laminated piezoelectric element formed by stacking the laminated piezoelectric element and a driving unit that applies an electric signal to the laminated piezoelectric element, an area of the laminated piezoelectric element facing the pressure chamber of the pressure transmission member is the area of the laminated piezoelectric element. And a concave shape or a convex shape on a surface of the laminated piezoelectric element that is joined to the pressure transmitting member, and a convex shape on a surface of the pressure transmitting member that is joined to the laminated piezoelectric element. Alternatively, an ink jet head having a concave shape, in which concave portions are formed on both sides of an active portion on an end surface of the laminated piezoelectric element joined to the pressure transmitting member.
【請求項2】 前記積層圧電素子と前記圧力伝達部材と
の接合面で前記振動板の高さ調整を行うことを特徴とす
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 the height of the diaphragm is adjusted at a joint surface between the laminated piezoelectric element and the pressure transmission member.
【請求項3】 前記積層圧電素子と前記圧力伝達部材と
の接合面に塗布する接合材料の厚みにより振動板の高さ
調整を行うことを特徴とする請求項1または2に記載の
インクジェットヘッド。
3. The inkjet head according to claim 1, wherein the height of the vibration plate is adjusted by the thickness of the bonding material applied to the bonding surface between the laminated piezoelectric element and the pressure transmitting member.
【請求項4】 前記積層圧電素子の前記活性部のみに前
記接合材料が塗布されることを特徴とする請求項1乃至
3のいずれかに記載のインクジジェットヘッド。
4. The ink jet head according to claim 1, wherein the bonding material is applied only to the active portion of the laminated piezoelectric element.
【請求項5】 前記凹形状、または前記凸形状によって
形成された空間が余剰の接合材料を収容する逃げ溝であ
ることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の
インクジェットヘッド。
5. The ink jet head according to claim 1, wherein the space formed by the concave shape or the convex shape is an escape groove for accommodating an excessive bonding material.
【請求項6】 前記積層圧電素子の非活性部と前記圧力
伝達部材をはめあうことにより位置決めを行うことを特
徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のインクジェ
ットヘッド。
6. The ink jet head according to claim 1, wherein positioning is performed by fitting an inactive portion of the laminated piezoelectric element and the pressure transmitting member.
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