JP4622607B2 - Droplet discharge head and droplet discharge apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置に係り、詳細には、ノズルからインク滴を吐出して記録媒体に印字を行うインクジェット記録ヘッド等に用いられる液滴吐出ヘッド、及び、インクジェット記録装置等に用いられる液滴吐出装置に関する。   The present invention relates to a droplet discharge head and a droplet discharge device, and more specifically, a droplet discharge head used for an inkjet recording head or the like that discharges ink droplets from a nozzle to perform printing on a recording medium, and inkjet recording. The present invention relates to a droplet discharge device used for an apparatus.

インク吐出に圧電素子を用いたインクジェット記録ヘッド、特に圧電素子の圧電縦効果又は圧電横効果を利用したアクチュエータを用いたヘッド構成においては、アクチュエータの変形効率を高めるために、圧力室の一部に剛性の低い部分を設ける必要がある。しかし、圧力室に低剛性部を設けることは、圧力の発生効率を低下させることになるため問題となる。   Ink jet recording heads that use piezoelectric elements for ink ejection, especially in head configurations that use actuators that utilize the piezoelectric longitudinal or piezoelectric transverse effects of piezoelectric elements, in order to increase the deformation efficiency of the actuator, a part of the pressure chamber It is necessary to provide a portion with low rigidity. However, providing a low-rigidity portion in the pressure chamber is problematic because it reduces the efficiency of pressure generation.

一方、インクジェット記録ヘッドによる印字で高解像度化を図るには、ノズルピッチを狭めてノズルを高密度に、例えばマトリックス状に配置する必要があり、これに伴い、各ノズルに対応させて設ける圧電素子については小型で且つ高密度に配置できる構造が求められる。   On the other hand, in order to achieve high resolution by printing with an ink jet recording head, it is necessary to narrow the nozzle pitch and arrange the nozzles in high density, for example, in a matrix, and accordingly, piezoelectric elements provided corresponding to each nozzle Is required to have a small and high-density structure.

そこで、積層型の圧電素子を用いてその内部に圧力室を形成し、この圧電素子を積層方向に挟んでノズルプレートと供給路プレートを対向配置することにより、圧力室に低剛性部を設けなくとも圧力の発生効率が改善可能で、且つ、従来のカイザー型の圧電素子に比べてノズル配置を高密度化できるヘッド構成が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開平7−81055号公報
Therefore, a pressure chamber is formed inside the laminated piezoelectric element, and the nozzle plate and the supply path plate are arranged opposite to each other with the piezoelectric element sandwiched in the laminating direction, so that a low rigidity portion is not provided in the pressure chamber. In both cases, there has been proposed a head configuration that can improve the pressure generation efficiency and can increase the density of the nozzle arrangement as compared with a conventional Kaiser-type piezoelectric element (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 7-81055

しかしながら、上記の構成では、積層型の圧電素子を積層方向に繰り抜いて圧力室を形成するため、圧力室内に正負両極の電極が露出することになる。そのため、この電極部分を完全にシールする必要があり、さらに、電極に合わせて貫通孔や溝等の加工が必要となるため、製造上の課題がある。また、各ノズルに対応させて設ける圧電素子の間に電気的不活性領域を設ける必要があり、圧電素子をより高密度に実装する際の障害となる。また、圧電素子が積層方向へ圧縮/膨張変形する際に、供給路プレート側の端面の変形状態がフラットでないため、供給路プレートと圧電素子の接合部に応力が生じて故障を招く恐れがある。   However, in the above configuration, since the pressure chamber is formed by pulling out the stacked piezoelectric element in the stacking direction, both positive and negative electrodes are exposed in the pressure chamber. Therefore, it is necessary to completely seal this electrode portion, and further, processing such as a through hole and a groove is required in accordance with the electrode, which causes a manufacturing problem. In addition, it is necessary to provide an electrically inactive region between the piezoelectric elements provided corresponding to the respective nozzles, which becomes an obstacle in mounting the piezoelectric elements at a higher density. Further, when the piezoelectric element is compressed / expanded and deformed in the stacking direction, the deformation state of the end surface on the supply path plate side is not flat, and stress may be generated at the joint between the supply path plate and the piezoelectric element, leading to a failure. .

また、圧力の発生効率を向上するためには、上記構成のように、圧力室を一方向(圧電素子の積層方向)に変形させてインクに圧力(吐出エネルギー)を加えるよりも、圧力室を複数方向に変形させ、圧力室内の多くの面でインクに圧力を加える方が望ましい。   In addition, in order to improve the pressure generation efficiency, the pressure chamber is made more than the pressure chamber is deformed in one direction (piezoelectric element stacking direction) and pressure (discharge energy) is applied to the ink as in the above configuration. It is desirable to deform in multiple directions and apply pressure to the ink on many faces in the pressure chamber.

本発明は上記事実を考慮して、液滴を吐出するために発生させる圧力の発生効率を向上することができる液滴吐出ヘッドを提供することを課題とする。また、その液滴吐出ヘッドを備えることで低消費電力化を図ることができる液滴吐出装置を提供することを課題とする。   In view of the above-described facts, an object of the present invention is to provide a droplet discharge head capable of improving the generation efficiency of pressure generated to discharge droplets. It is another object of the present invention to provide a droplet discharge device that can achieve low power consumption by including the droplet discharge head.

上記目的を達成するために請求項1に記載の発明は、液体貯留室から供給路を介して液体が供給される圧力室を、圧電素子の圧電縦効果及び圧電横効果の変形によって複数方向へ変形させることにより、この圧力室内の液体に圧力を加えて圧力室と連通されたノズルから液滴を吐出すると共に、前記圧電素子の前記ノズル配置側とは反対側に、圧電素子に接合されて前記圧力室を形成するとともに圧電素子の変形に伴って移動する可動内壁面が設けられ、前記可動内壁面は、前記供給路が形成された供給路プレートにより形成され、前記供給路プレートは、複数の前記圧電素子に対応する複数の前記可動内壁面がそれぞれ繋がれてその繋ぎ部が供給路プレート本体よりも低剛性とされており、且つ、この繋ぎ部は前記液体貯留室の構成部位であることを特徴としている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the pressure chamber to which the liquid is supplied from the liquid storage chamber via the supply path is divided into a plurality of directions by deformation of the piezoelectric longitudinal effect and the piezoelectric lateral effect of the piezoelectric element. By deforming, pressure is applied to the liquid in the pressure chamber to eject droplets from the nozzle connected to the pressure chamber, and the piezoelectric element is bonded to the piezoelectric element on the side opposite to the nozzle arrangement side. A movable inner wall surface that forms the pressure chamber and moves with deformation of the piezoelectric element is provided. The movable inner wall surface is formed by a supply path plate in which the supply path is formed, and the supply path plate includes a plurality of supply path plates. A plurality of the movable inner wall surfaces corresponding to the piezoelectric element are connected to each other, and the connecting portion is lower in rigidity than the supply path plate main body, and the connecting portion is a component part of the liquid storage chamber. It is characterized in that that.

請求項1に記載の発明では、液体貯留室から供給路を介して圧力室に供給された液体を、ノズルから液滴として吐出させるため、圧電素子の変形によって圧力室を変形させ、圧力室内の液体に圧力を加える。ここで、圧電素子は圧電縦効果及び圧電横効果の変形によって圧力室を複数方向へ変形させるため、例えば圧電縦効果のみ、又は、圧電横効果のみの変形によって圧力室を変形させる場合に比べ、圧力の発生効率が向上する。   According to the first aspect of the present invention, the liquid supplied to the pressure chamber from the liquid storage chamber via the supply path is ejected as droplets from the nozzle. Therefore, the pressure chamber is deformed by deformation of the piezoelectric element, Apply pressure to the liquid. Here, since the piezoelectric element deforms the pressure chamber in a plurality of directions by the deformation of the piezoelectric longitudinal effect and the piezoelectric lateral effect, for example, compared to the case of deforming the pressure chamber only by the piezoelectric longitudinal effect or the deformation of only the piezoelectric lateral effect, Pressure generation efficiency is improved.

請求項2に記載の発明は、請求項1記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧力室の内壁面の少なくとも一部が前記圧電素子の変形部により形成されていることを特徴としている。   According to a second aspect of the present invention, in the liquid droplet ejection head according to the first aspect, at least a part of the inner wall surface of the pressure chamber is formed by a deformed portion of the piezoelectric element.

請求項2に記載の発明では、圧力室の内壁面の少なくとも一部を形成する圧電素子の変形部が、圧力室内の液体を直接的に加圧するため、液体に加えられる圧力の損失が小さくされ、圧電素子の変形によって発生された圧力が液体に効率よく伝達される。   According to the second aspect of the present invention, since the deformation portion of the piezoelectric element that forms at least a part of the inner wall surface of the pressure chamber directly pressurizes the liquid in the pressure chamber, the loss of pressure applied to the liquid is reduced. The pressure generated by the deformation of the piezoelectric element is efficiently transmitted to the liquid.

請求項に記載の発明について付言すると、圧電素子の変形に伴って可動内壁面が移動し、圧力室内の液体を液滴吐出方向(ノズル側)へ加圧/減圧する。これにより、圧力室の液滴吐出方向への変形が可能となり、圧力の発生効率を向上することができる。 When an additional note on the invention described in claim 1, the movable inner wall surface moves along with the deformation of the piezoelectric element is pressure / vacuum the liquid in the pressure chamber to the liquid droplet ejection direction (nozzle side). Thereby, the pressure chamber can be deformed in the droplet discharge direction, and the pressure generation efficiency can be improved.

また、請求項に記載の発明について付言すると、上記の可動内壁面を、供給路が形成された供給路プレートによって形成することにより、この可動内壁面を形成するために専用のプレート等を設ける場合に比べて、液滴吐出ヘッドを小型に構成できる。 Also, when an additional note about the invention of claim 1, the movable inner wall surface of the above, by forming the supply path plate supply path is formed, a dedicated plate or the like in order to form the movable inner wall Compared to the case, the droplet discharge head can be made smaller.

さらに、請求項に記載の発明について付言すると、供給路プレートは、複数の圧電素子に対応する複数の可動内壁面がそれぞれ繋がれて一体的に構成されており、例えば圧電素子の高速駆動に伴い圧電素子及び可動内壁面が振動する際に、可動内壁面同士を繋いで給路プレート本体よりも低剛性とされた繋ぎ部によってその振動が減衰される。これにより、隣接する圧電素子間での駆動動作の影響を低減することができる。 Further, regarding the invention according to claim 1 , the supply path plate is integrally formed by connecting a plurality of movable inner wall surfaces corresponding to the plurality of piezoelectric elements, for example, for high-speed driving of the piezoelectric elements. Accordingly, when the piezoelectric element and the movable inner wall surface vibrate, the vibration is attenuated by the connecting portion that connects the movable inner wall surfaces and has a lower rigidity than the supply plate main body. Thereby, the influence of the drive operation | movement between adjacent piezoelectric elements can be reduced.

また、この繋ぎ部は液体貯留室の内壁の一部を構成する構成部位であるため、液滴を吐出するために圧力室で発生された圧力は、低剛性とされたこの繋ぎ部によって吸収される。これにより、液滴吐出時に特定の圧力室で発生した圧力が供給路から液体貯留室へを伝わり、隣接する圧力室での圧力発生に及ぼす悪影響を改善することができる。   In addition, since this connecting portion is a constituent part that constitutes a part of the inner wall of the liquid storage chamber, the pressure generated in the pressure chamber for discharging droplets is absorbed by this connecting portion having low rigidity. The As a result, the pressure generated in the specific pressure chamber during droplet discharge is transmitted from the supply path to the liquid storage chamber, and the adverse effect on the pressure generation in the adjacent pressure chamber can be improved.

請求項に記載の発明は、請求項1または請求項記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧電素子が筒状に形成され、その筒状の圧電素子の内部に前記圧力室が設けられていることを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, in the droplet discharge head according to the first or second aspect , the piezoelectric element is formed in a cylindrical shape, and the pressure chamber is provided inside the cylindrical piezoelectric element. It is characterized by being.

請求項に記載の発明では、筒状とされた圧電素子は、圧電縦効果によって例えば軸方向(液滴吐出方向)に変形(圧縮/膨張)し、且つ、圧電横効果によって例えば内周面を内方/外方へ変形(縮径/拡径)させる。これにより、圧電素子の内部に設けられた圧力室内の液体が、圧電素子の内周面全面によって加圧されるようになり、圧力の発生効率を向上することができる。また、圧電素子を筒状とすることにより、圧電素子(圧力室)及びノズルを高密度に配置することができる。 In the third aspect of the present invention, the cylindrical piezoelectric element is deformed (compressed / expanded), for example, in the axial direction (droplet ejection direction) by the piezoelectric longitudinal effect, and, for example, the inner peripheral surface by the piezoelectric lateral effect. Is deformed inward / outward (reduced diameter / expanded diameter). Thereby, the liquid in the pressure chamber provided inside the piezoelectric element is pressurized by the entire inner peripheral surface of the piezoelectric element, and the pressure generation efficiency can be improved. Further, by making the piezoelectric element cylindrical, the piezoelectric elements (pressure chambers) and nozzles can be arranged with high density.

請求項に記載の発明は、請求項記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧電素子の分極方向が圧電素子の内外方向とされていることを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the liquid droplet ejection head according to the third aspect , the polarization direction of the piezoelectric element is the inside / outside direction of the piezoelectric element.

請求項に記載の発明では、筒状の圧電素子において、圧電素子の分極方向を圧電素子の内外方向とすることにより、圧電素子の圧電縦効果及び圧電横効果の変形が可能となる。 In the fourth aspect of the invention, in the cylindrical piezoelectric element, the piezoelectric longitudinal effect and the piezoelectric lateral effect of the piezoelectric element can be deformed by setting the polarization direction of the piezoelectric element to the inner and outer directions of the piezoelectric element.

請求項に記載の発明は、請求項又は請求項記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧電素子に駆動信号を印加するための正負電極の一方が圧電素子の内周面に、他方が圧電素子の外周面に設けられていることを特徴としている。 According to a fifth aspect of the present invention, in the liquid droplet ejection head according to the third or fourth aspect, one of positive and negative electrodes for applying a drive signal to the piezoelectric element is on the inner peripheral surface of the piezoelectric element, and the other is It is provided on the outer peripheral surface of the piezoelectric element.

請求項に記載の発明では、筒状の圧電素子において、圧電素子に駆動信号を印加するための正負電極の一方を圧電素子の内周面に、他方を圧電素子の外周面に設けることにより、圧電素子の分極方向を圧電素子の内外方向とすることができ、圧電素子の圧電縦効果及び圧電横効果の変形が可能となる。 In the invention according to claim 5 , in the cylindrical piezoelectric element, one of positive and negative electrodes for applying a drive signal to the piezoelectric element is provided on the inner peripheral surface of the piezoelectric element, and the other is provided on the outer peripheral surface of the piezoelectric element. The polarization direction of the piezoelectric element can be the inside and outside directions of the piezoelectric element, and the piezoelectric longitudinal effect and the piezoelectric lateral effect of the piezoelectric element can be modified.

請求項に記載の発明は、請求項1〜請求項の何れか1項記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記液体貯留室、前記供給路、前記圧力室、前記圧電素子、及び前記ノズルのうちの少なくとも2つ以上が異なる層に形成されていることを特徴としている。 According to a sixth aspect of the present invention, in the liquid droplet ejection head according to any one of the first to fifth aspects, the liquid storage chamber, the supply path, the pressure chamber, the piezoelectric element, and the nozzle At least two of them are formed in different layers.

請求項に記載の発明では、液滴吐出ヘッドに設ける各部のうちの少なくとも2つ以上を異なる層に配置した場合、例えば各部を複数の構成部材(基板等)に振り分けて形成し、それらの複数の構成部材を積層することで液滴吐出ヘッドを製造することがでる。これにより、液滴吐出ヘッドの製造性が向上する。 In the invention according to claim 6, when at least two or more of the respective parts provided in the droplet discharge head are arranged in different layers, for example, each part is formed by being divided into a plurality of constituent members (substrate or the like). A droplet discharge head can be manufactured by laminating a plurality of constituent members. This improves the manufacturability of the droplet discharge head.

請求項に記載の発明は、請求項1〜請求項の何れか1項記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧電素子を備えるとともにその圧電素子の内部に前記圧力室が設けられる圧電素子基板と、前記ノズルが形成されたノズルプレートと、前記圧電素子基板と前記ノズルプレートの間に設けられ、前記圧力室と前記ノズルを連通させるための連通路、及び、前記圧電素子に駆動信号を供給するための配線パターンが形成された配線基板と、を有し、前記配線パターンが、前記圧電素子基板と前記配線基板の間、及び、前記配線基板と前記ノズルプレートの間の少なくとも一方に形成されていることを特徴としている。 According to a seventh aspect of the present invention, in the liquid droplet ejection head according to any one of the first to sixth aspects, the piezoelectric element substrate includes the piezoelectric element and the pressure chamber is provided inside the piezoelectric element. A nozzle plate in which the nozzles are formed, a communication path provided between the piezoelectric element substrate and the nozzle plate for communicating the pressure chamber and the nozzle, and supplying a drive signal to the piezoelectric element A wiring board on which a wiring pattern is formed, and the wiring pattern is formed between at least one of the piezoelectric element board and the wiring board and between the wiring board and the nozzle plate. It is characterized by having.

請求項に記載の発明では、圧電素子基板とノズルプレートの間に、圧力室とノズルを連通させるための連通路、及び、圧電素子に駆動信号を供給するための配線パターンが形成された配線基板を設けることにより、圧力室とノズルの連通を妨げることなく、圧電素子基板とノズルプレートの間に上記の配線パターンを形成し、圧電素子に駆動信号を供給することができる。また、このような配線基板を用いることにより、例えばノズル及び圧電素子が高密度に配置される場合でも、駆動信号の供給路(配線パターン)を容易に確保及び形成することができる。 According to the seventh aspect of the present invention, a wiring having a communication path for communicating the pressure chamber and the nozzle and a wiring pattern for supplying a driving signal to the piezoelectric element is formed between the piezoelectric element substrate and the nozzle plate. By providing the substrate, the wiring pattern can be formed between the piezoelectric element substrate and the nozzle plate without hindering communication between the pressure chamber and the nozzle, and a drive signal can be supplied to the piezoelectric element. Further, by using such a wiring board, for example, even when nozzles and piezoelectric elements are arranged at high density, a drive signal supply path (wiring pattern) can be easily secured and formed.

請求項に記載の発明は、請求項記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記ノズルプレートと前記配線基板とが一体化されていることを特徴としている。 According to an eighth aspect of the present invention, in the liquid droplet ejection head according to the seventh aspect , the nozzle plate and the wiring board are integrated.

請求項に記載の発明では、ノズルプレートと配線基板とを一体で形成することにより、ノズルプレートと配線基板の接合工程を省くことができて液滴吐出ヘッドの製造性が向上する。 In the invention according to claim 8 , by integrally forming the nozzle plate and the wiring board, the step of joining the nozzle plate and the wiring board can be omitted, and the manufacturability of the droplet discharge head is improved.

請求項に記載の発明は、請求項又は請求項記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記配線基板における前記ノズルの近傍に、前記駆動信号を送信する駆動素子が形成されていることを特徴としている。 According to a ninth aspect of the present invention, in the droplet discharge head according to the seventh or eighth aspect , a drive element for transmitting the drive signal is formed in the vicinity of the nozzle in the wiring board. It is said.

請求項に記載の発明では、駆動素子が配線基板の製造プロセスで配線パターン等とともに形成可能であるため、例えば、駆動用のパッケージIC等を配線基板上に実装する工程が不要となり、製造性が向上する。また、圧電素子の駆動に伴って発熱する駆動素子が、ノズルから吐出されるインクの流れで冷却されるため、温度上昇による駆動素子の誤作動や液滴吐出記録ヘッドの加熱を抑えることができる。 In the invention according to claim 9 , since the driving element can be formed together with the wiring pattern in the manufacturing process of the wiring board, for example, the process of mounting the driving package IC or the like on the wiring board becomes unnecessary, and the manufacturability Will improve. In addition, since the drive element that generates heat as the piezoelectric element is driven is cooled by the flow of ink ejected from the nozzles, malfunction of the drive element due to temperature rise and heating of the droplet discharge recording head can be suppressed. .

請求項10に記載の発明は、請求項〜請求項の何れか1項記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記配線パターンが前記圧電素子基板と前記配線基板の間に形成されてそれらに覆われるとともに、その配線パターンの一部が前記圧力室内に露出されていることを特徴としている。 According to a tenth aspect of the present invention, in the liquid droplet ejection head according to any one of the seventh to ninth aspects, the wiring pattern is formed between the piezoelectric element substrate and the wiring substrate to cover them. In addition, a part of the wiring pattern is exposed in the pressure chamber.

請求項10に記載の発明では、例えば、配線基板に実装された圧電素子駆動用のIC(発熱部品)等が発熱した際に、その熱は配線パターンを伝導され、圧力室内の液体によって放熱されるため、発熱部品の冷却効果が高められる。 In the invention according to claim 10 , for example, when an IC (heat generating component) for driving a piezoelectric element mounted on the wiring board generates heat, the heat is conducted through the wiring pattern and is dissipated by the liquid in the pressure chamber. Therefore, the cooling effect of the heat generating component is enhanced.

請求項11に記載の発明は、請求項10記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧電素子の前記内周面に設けられた前記正負電極の一方と、前記圧力室内に露出された前記配線パターンの一部とを電気的に接続させたコンタクト部が圧力室内に配置されていることを特徴としている。 According to an eleventh aspect of the present invention, in the liquid droplet ejection head according to the tenth aspect, one of the positive and negative electrodes provided on the inner peripheral surface of the piezoelectric element and the wiring pattern exposed in the pressure chamber. A contact portion that is electrically connected to a part is arranged in the pressure chamber.

請求項11に記載の発明では、コンタクト部によって、圧電素子の内周面に設けた正負電極の一方と配線パターンとの電気的な接続を図りつつ、請求項10に記載の発明のような、発熱部品に対する高い冷却効果を得ることができる。 In the invention according to claim 11 , as in the invention according to claim 10 , while making electrical connection between one of the positive and negative electrodes provided on the inner peripheral surface of the piezoelectric element and the wiring pattern by the contact portion, A high cooling effect for the heat-generating component can be obtained.

請求項12に記載の発明は、請求項11記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記正負電極の一方、及び、前記コンタクト部が低透水性絶縁膜で被覆されていることを特徴としている。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the droplet discharge head according to the eleventh aspect , one of the positive and negative electrodes and the contact portion are covered with a low water-permeable insulating film.

請求項12に記載の発明では、電極及びコンタクト部が低透水性膜によって液体から保護されるため、電極及びコンタクト部の腐食による断線等を防止することができる。 According to the twelfth aspect of the present invention, since the electrode and the contact portion are protected from the liquid by the low water permeable film, disconnection due to corrosion of the electrode and the contact portion can be prevented.

請求項13に記載の発明は、請求項1〜請求項12の何れか1項記載の液滴吐出ヘッドを備えることを特徴としている。 A thirteenth aspect of the invention is characterized by including the droplet discharge head according to any one of the first to twelfth aspects.

請求項13に記載の発明では、液滴を吐出するために発生させる圧力の発生効率を向上することができる液滴吐出ヘッドを備えることで、液滴吐出装置の低消費電力化を図ることができる。 In the invention according to claim 13 , it is possible to reduce the power consumption of the droplet discharge device by providing the droplet discharge head capable of improving the generation efficiency of the pressure generated for discharging the droplet. it can.

本発明の液滴吐出ヘッドは上記構成としたので、液滴を吐出するため発生させる圧力の発生効率を向上することができる。また、本発明の液滴吐出装置はその液滴吐出ヘッドを備えることで低消費電力化を図ることができる。   Since the droplet discharge head of the present invention has the above-described configuration, it is possible to improve the generation efficiency of the pressure generated for discharging the droplet. In addition, the liquid droplet ejection apparatus of the present invention can achieve low power consumption by including the liquid droplet ejection head.

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係るインクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置について説明する。   Hereinafter, an ink jet recording head and an ink jet recording apparatus according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
まず、図1を用いてインクジェット記録装置100の概要を説明する。なお、記録媒体は記録紙Pとして説明する。また図1では、インクジェット記録装置100における記録紙Pの搬送方向を副走査方向として矢印Sで表し、その搬送方向と直交する方向を主走査方向として矢印Mで表す。
(First embodiment)
First, the outline of the inkjet recording apparatus 100 will be described with reference to FIG. The recording medium will be described as recording paper P. In FIG. 1, the conveyance direction of the recording paper P in the inkjet recording apparatus 100 is represented by an arrow S as a sub-scanning direction, and the direction orthogonal to the conveyance direction is represented by an arrow M as a main scanning direction.

図1に示されるように、本実施形態のインクジェット記録装置100は、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各インクジェット記録ユニット130(インクジェット記録ヘッド10)を搭載するキャリッジ112を備えている。キャリッジ112は、記録紙Pの搬送方向上流側に一対のブラケット114が突設されており(図では片側のブラケット114のみを示している)、この一対のブラケット114にそれぞれ形成された円形孔には、主走査方向に架設されたシャフト120が挿通されている。   As shown in FIG. 1, the ink jet recording apparatus 100 according to the present embodiment includes a carriage 112 on which black, yellow, magenta, and cyan ink jet recording units 130 (ink jet recording heads 10) are mounted. The carriage 112 has a pair of brackets 114 protruding from the upstream side in the conveyance direction of the recording paper P (only one bracket 114 is shown in the figure), and circular holes formed in the pair of brackets 114 respectively. The shaft 120 installed in the main scanning direction is inserted.

キャリッジ112に対し主走査方向の両端側には、主走査機構116を構成する駆動プーリー(図示省略)と従動プーリー(図示省略)が配設されている。これらの駆動プーリーと従動プーリーとに巻回されて、主走査方向に走行するタイミングベルト122の一部がキャリッジ112に固定されている。これにより、キャリッジ112は、駆動プーリーの回転駆動によってタイミングベルト122が主走査方向に走行すると、一対のブラケット114がシャフト120にガイドされて主走査方向に往復移動する。   A driving pulley (not shown) and a driven pulley (not shown) constituting the main scanning mechanism 116 are disposed on both ends in the main scanning direction with respect to the carriage 112. A part of a timing belt 122 that is wound around these driving pulleys and driven pulleys and travels in the main scanning direction is fixed to the carriage 112. Accordingly, when the timing belt 122 travels in the main scanning direction by the rotational driving of the driving pulley, the carriage 112 is reciprocated in the main scanning direction by the pair of brackets 114 being guided by the shaft 120.

インクジェット記録装置100の前側下部には、画像印刷前の記録紙Pを束状にして収納しておく給紙トレイ126が設けられている。この給紙トレイ126の上方には、上記各色のインクジェット記録ユニット130によって画像が印刷された記録紙Pが排出される排紙トレイ128が設けられている。また、キャリッジ112及びシャフト120の下方には、給紙トレイ126から1枚ずつ給紙された記録紙Pを所定のピッチで副走査方向へ搬送する搬送ローラー及び排出ローラーからなる副走査機構118が設けられている。   A paper feed tray 126 for storing recording paper P before image printing in a bundle is provided at the lower front side of the inkjet recording apparatus 100. Above the paper feed tray 126, a paper discharge tray 128 for discharging the recording paper P on which an image has been printed by the ink jet recording unit 130 for each color is provided. Also, below the carriage 112 and the shaft 120, there is a sub-scanning mechanism 118 composed of a transport roller and a discharge roller for transporting the recording paper P fed one by one from the paper feed tray 126 at a predetermined pitch in the sub-scanning direction. Is provided.

その他、このインクジェット記録装置100には、印刷時において各種設定を行うコントロールパネル124や、メンテナンスステーション(図示省略)等が設けられている。メンテナンスステーションは、キャップ部材、吸引ポンプ、ダミージェット受け、クリーニング機構等を含んで構成されており、吸引回復動作、ダミージェット動作、クリーニング動作等のメンテナンス動作を行うようになっている。   In addition, the inkjet recording apparatus 100 is provided with a control panel 124 for performing various settings during printing, a maintenance station (not shown), and the like. The maintenance station includes a cap member, a suction pump, a dummy jet receiver, a cleaning mechanism, and the like, and performs maintenance operations such as a suction recovery operation, a dummy jet operation, and a cleaning operation.

また、各色のインクジェット記録ユニット130は、図2及び図3に示されるインクジェット記録ヘッド10と、それにインクを供給するインクタンク(図示省略)とが一体に構成されたものであり、インクジェット記録ヘッド10の下面(インク吐出面)に形成された複数のノズル22(図3参照)が、記録紙Pと対向するようにキャリッジ112上に搭載されている。これにより、インクジェット記録ヘッド10が主走査機構116によって主走査方向に移動しながら、記録紙Pに対してノズル22から選択的にインク滴を吐出することにより、所定のバンド領域に対して画像データに基づく画像の一部が記録される。   Each color ink jet recording unit 130 is configured by integrally forming the ink jet recording head 10 shown in FIGS. 2 and 3 and an ink tank (not shown) for supplying ink to the ink jet recording head 10. A plurality of nozzles 22 (see FIG. 3) formed on the lower surface (ink ejection surface) of the recording medium P are mounted on the carriage 112 so as to face the recording paper P. As a result, the ink jet recording head 10 selectively ejects ink droplets from the nozzles 22 on the recording paper P while moving in the main scanning direction by the main scanning mechanism 116, thereby image data for a predetermined band region. A part of the image based on is recorded.

そして、主走査方向への1回の移動が終了すると、記録紙Pは、副走査機構118によって副走査方向に所定ピッチ搬送され、再びインクジェット記録ヘッド10(インクジェット記録ユニット130)が主走査方向(前述とは反対方向)に移動しながら、次のバンド領域に対して画像データに基づく画像の一部が記録されるようになっており、このような動作を複数回繰り返すことによって、記録紙Pに画像データに基づく全体画像がフルカラーで記録される。   When one movement in the main scanning direction is completed, the recording paper P is conveyed by a predetermined pitch in the sub scanning direction by the sub scanning mechanism 118, and the ink jet recording head 10 (ink jet recording unit 130) is again moved in the main scanning direction ( A part of the image based on the image data is recorded in the next band area while moving in the opposite direction). By repeating such an operation a plurality of times, the recording paper P The entire image based on the image data is recorded in full color.

インクジェット記録装置100は以上の構成とされており、次に、このインクジェット記録装置100に搭載されたインクジェット記録ヘッド10について詳細に説明する。   The ink jet recording apparatus 100 is configured as described above. Next, the ink jet recording head 10 mounted on the ink jet recording apparatus 100 will be described in detail.

図2〜図4に示される本実施形態のインクジェット記録ヘッド10は、図の下側からノズルプレート12、プリント配線基板14、圧電素子基板(アクチュエータプレート)16、供給路プレート18、及びインクプールプレート20の順に積層され、各部材が互いに接合されて構成されている。   The ink jet recording head 10 of the present embodiment shown in FIGS. 2 to 4 includes a nozzle plate 12, a printed wiring board 14, a piezoelectric element substrate (actuator plate) 16, a supply path plate 18, and an ink pool plate from the lower side of the figure. The members are laminated in the order of 20, and each member is joined to each other.

図4に示されるように、ノズルプレート12には円形貫通孔からなる複数のノズル22が形成されており、これらのノズル22は所定の間隔でマトリックス状に配置されている。   As shown in FIG. 4, the nozzle plate 12 is formed with a plurality of nozzles 22 each having a circular through hole, and these nozzles 22 are arranged in a matrix at predetermined intervals.

プリント配線基板14には、ノズルプレート12の各ノズル22と対応する位置に、ノズル径よりも少し大径の円形貫通孔からなる連通路24がそれぞれ形成されている(図3(B)及び図6(B)参照)。プリント配線基板14の上面には、各連通路24と対応する位置に、円環状のコンタクト電極26がそれぞれ形成されており、各コンタクト電極26は、基板上面に形成された配線パターン28を介して、基板上面の端部近傍に実装された駆動IC30と電気的に接続されている。また、この駆動IC30は、プリント配線基板14上に形成されたコンタクト部31を通して外部(ヘッド制御部)から制御信号(印字命令)が入力され、その制御信号に基づいて、以下に説明する圧電素子基板16の各圧電素子32に電気信号(駆動信号)を送信し、各圧電素子32をそれぞれ所定のタイミングで駆動させる。   In the printed wiring board 14, communication paths 24 each having a circular through hole having a diameter slightly larger than the nozzle diameter are formed at positions corresponding to the nozzles 22 of the nozzle plate 12 (FIG. 3B and FIG. 3). 6 (B)). An annular contact electrode 26 is formed on the upper surface of the printed wiring board 14 at a position corresponding to each communication path 24, and each contact electrode 26 is connected via a wiring pattern 28 formed on the upper surface of the substrate. The drive IC 30 mounted in the vicinity of the end of the upper surface of the substrate is electrically connected. The drive IC 30 receives a control signal (printing command) from the outside (head control unit) through a contact portion 31 formed on the printed wiring board 14, and a piezoelectric element described below based on the control signal. An electric signal (drive signal) is transmitted to each piezoelectric element 32 on the substrate 16 to drive each piezoelectric element 32 at a predetermined timing.

図5に示されるように、圧電素子基板16は、上記の駆動IC30によって個別に駆動される複数の圧電素子32を備えている。これらの圧電素子32は圧電素子基板16の厚み方向に沿って貫通された円筒状とされ、内径が連通路24よりも少し大径とされている(図3(B)及び図6(B)参照)。また、各圧電素子32は、上記の各ノズル22及び各連通路24に対応してマトリックス状に配置されるとともに、下端部が薄肉のベース基板部33に繋がれて一体化されている。   As shown in FIG. 5, the piezoelectric element substrate 16 includes a plurality of piezoelectric elements 32 that are individually driven by the drive IC 30. These piezoelectric elements 32 have a cylindrical shape penetrating along the thickness direction of the piezoelectric element substrate 16 and have an inner diameter slightly larger than the communication path 24 (FIGS. 3B and 6B). reference). The piezoelectric elements 32 are arranged in a matrix corresponding to the nozzles 22 and the communication paths 24, and the lower ends thereof are integrated with the thin base substrate portion 33.

図6(A)、(B)に示されるように、圧電素子32の外周面には、正極側の電極34が外周面全面を被覆するよう形成されている。各圧電素子32の電極34は、ベース基板部33の上面に形成された共通電極36を介して互いに電気的に接続されており、共通電極36は、図示しない配線パターンを介して駆動IC30と電気的に接続されている。また、圧電素子32の内周面には、負極側の電極38が内周面全面を被覆するよう形成されており、各圧電素子32の電極38は、下端部をプリント配線基板14上の各コンタクト電極26に接触させて電気的に接続されている。   6A and 6B, a positive electrode 34 is formed on the outer peripheral surface of the piezoelectric element 32 so as to cover the entire outer peripheral surface. The electrodes 34 of each piezoelectric element 32 are electrically connected to each other via a common electrode 36 formed on the upper surface of the base substrate 33, and the common electrode 36 is electrically connected to the drive IC 30 via a wiring pattern (not shown). Connected. Further, a negative electrode 38 is formed on the inner peripheral surface of the piezoelectric element 32 so as to cover the entire inner peripheral surface, and each electrode 38 of each piezoelectric element 32 has a lower end on each of the printed circuit boards 14. The contact electrode 26 is brought into contact with and electrically connected.

このように、この円筒状の圧電素子32では、正電極(電極38)を外周面に、負電極(電極34)を内周面に設けていることにより、分極方向が圧電素子32の内外方向となるよう、詳細には、圧電素子32の外側から内側へ向かう方向となるよう構成されている。なお、この正負電極については、圧電素子32の内外で逆に配置することも可能である。また、この圧電素子32は、分極方向の側面(外側面)が壁部(ベース基板部33)に繋がれた構造であることにより、所謂Wall型の圧電素子として構成さている。これにより、駆動IC30からの電気信号が電極34、38間に配置された圧電素子32に印加されると、圧電素子32は後述する所定の変形動作を行う。   Thus, in this cylindrical piezoelectric element 32, the positive electrode (electrode 38) is provided on the outer peripheral surface and the negative electrode (electrode 34) is provided on the inner peripheral surface, so that the polarization direction is the inner / outer direction of the piezoelectric element 32. Specifically, the piezoelectric element 32 is configured to be directed from the outside toward the inside. The positive and negative electrodes can be arranged oppositely inside and outside the piezoelectric element 32. The piezoelectric element 32 is configured as a so-called wall-type piezoelectric element by having a structure in which a side surface (outer surface) in the polarization direction is connected to a wall portion (base substrate portion 33). Thus, when an electrical signal from the driving IC 30 is applied to the piezoelectric element 32 disposed between the electrodes 34 and 38, the piezoelectric element 32 performs a predetermined deformation operation described later.

供給路プレート18には、圧電素子基板16の各圧電素子32と対応する位置に、圧電素子32の内径よりも少し小径の円形貫通孔からなる供給路40がそれぞれ形成されている(図3(B)及び図6(B)参照)。供給路プレート18の下面における各圧電素子32との対応位置には、供給路40を中心として圧電素子32の外径と略同径の円形状に突出された突出部(厚肉部)42がそれぞれ設けられ、これらの突出部42は各圧電素子32に強固に接合されている。また、各突出部42はそれぞれ繋がれてその繋ぎ部(突出部42の周囲)は供給路プレート本体及び突出部42よりも薄肉とされており、この繋ぎ部によって低剛性のダンパ部44が形成されている。   In the supply path plate 18, supply paths 40 each having a circular through hole slightly smaller than the inner diameter of the piezoelectric element 32 are formed at positions corresponding to the piezoelectric elements 32 of the piezoelectric element substrate 16 (FIG. 3 ( B) and FIG. 6B). At a position corresponding to each piezoelectric element 32 on the lower surface of the supply path plate 18, there is a protruding part (thick part) 42 that protrudes in a circular shape having the same diameter as the outer diameter of the piezoelectric element 32 around the supply path 40. These protrusions 42 are provided, and the protrusions 42 are firmly joined to the piezoelectric elements 32. Further, the protruding portions 42 are connected to each other, and the connecting portions (around the protruding portions 42) are thinner than the supply path plate main body and the protruding portions 42. A low-rigidity damper portion 44 is formed by the connecting portions. Has been.

供給路プレート18を圧電素子基板16に積層すると、図6(A)、(B)に示されるように、円筒状の圧電素子32の内部に圧力室46が形成される。この圧力室46は、上壁面46Aが突出部42の下面(可動内壁面)によって形成され、周面状とされた内側壁面46Bが、電極38が被覆形成された圧電素子32の内周面(変形部)によって形成されている。   When the supply path plate 18 is laminated on the piezoelectric element substrate 16, a pressure chamber 46 is formed inside the cylindrical piezoelectric element 32, as shown in FIGS. 6A and 6B. In the pressure chamber 46, the upper wall surface 46 </ b> A is formed by the lower surface (movable inner wall surface) of the projecting portion 42, and the inner wall surface 46 </ b> B having a peripheral surface shape is the inner peripheral surface ( It is formed by the deformation part.

図3(A)及び図6(A)に示されるように、インクプールプレート20は、下面側に空洞部が形成されており、上面には、空洞部に連通されたインクインレット(インク供給路)48が設けられている。このインクプールプレート20を供給路プレート18に積層すると、上記の空洞部によって供給路プレート18との間にインクプール50が形成される。また、供給路プレート18のダンパ部44は、インクプール50の内壁の一部を構成する構成部位となっており、このインクプール50には、外部(インクタンク)からインクインレット48を通しインクが供給されて貯留される。   As shown in FIGS. 3A and 6A, the ink pool plate 20 has a cavity formed on the lower surface side, and an ink inlet (ink supply path) communicating with the cavity on the upper surface. ) 48 is provided. When the ink pool plate 20 is stacked on the supply path plate 18, an ink pool 50 is formed between the ink path plate 18 and the supply path plate 18. Further, the damper portion 44 of the supply path plate 18 is a constituent part constituting a part of the inner wall of the ink pool 50, and ink is passed through the ink inlet 48 from the outside (ink tank) to the ink pool 50. Supplied and stored.

本実施形態のインクジェット記録ヘッド10は以上の構成とされており、このインクジェット記録ヘッド10では、上述したように、ノズル22からインクプール50までの各部(ノズル22、連通路24、圧力室46(圧電素子32)、供給路40、及びインクプール50)が、各構成部材によって層状に配置されている。   The ink jet recording head 10 of the present embodiment has the above-described configuration. In the ink jet recording head 10, as described above, each part from the nozzle 22 to the ink pool 50 (nozzle 22, communication path 24, pressure chamber 46 ( The piezoelectric element 32), the supply path 40, and the ink pool 50) are arranged in layers by the respective constituent members.

次に、上述した本実施形態のインクジェット記録ヘッド10による印字(インク吐出)動作及び作用について説明する。   Next, the printing (ink ejection) operation and action by the above-described inkjet recording head 10 of the present embodiment will be described.

インクジェット記録ヘッド10による印字では、まず、インクプール50に貯留されたインクが供給路40を通して圧力室46に供給され、さらに、圧力室46から連通路24を通してノズル22まで充填される。   In printing by the ink jet recording head 10, first, ink stored in the ink pool 50 is supplied to the pressure chamber 46 through the supply path 40, and further filled from the pressure chamber 46 to the nozzle 22 through the communication path 24.

ここで、圧電素子32は、電極34、38間に電気信号が加えられないと、図7(A)に示されるように、円筒状のまま形状が保たれる。また、印字命令によって電極34、38間に電気信号が加えられると、圧電素子32は充電されて、図7(B)に示されるように、軸方向断面で見ると樽状に膨張するよう変形する。   Here, when an electrical signal is not applied between the electrodes 34 and 38, the piezoelectric element 32 is maintained in a cylindrical shape as shown in FIG. 7A. Further, when an electrical signal is applied between the electrodes 34 and 38 by a print command, the piezoelectric element 32 is charged and deformed so as to expand in a barrel shape when viewed in the axial cross section as shown in FIG. 7B. To do.

本実施形態の圧電素子32では、図7(C)に示されるように、分極方向に電気信号を加え、それと平行方向に歪みを生じさせる圧電縦効果(d33)により、矢印d33で示した径方向に膨張変形し、さらに、分極方向に電気信号を加え、それと垂直方向に歪みを生じさせる圧電横効果(d31)により、矢印d31(a)で示した軸方向に圧縮変形し、矢印d31(b)で示した周方向に収縮変形する。このように、この円筒状の圧電素子32は、圧電縦効果による径方向、圧電横効果による軸方向及び周方向の3方向に変形する。   In the piezoelectric element 32 of the present embodiment, as shown in FIG. 7C, the diameter indicated by the arrow d33 is caused by the piezoelectric longitudinal effect (d33) that applies an electric signal in the polarization direction and causes distortion in the parallel direction. The piezoelectric transverse effect (d31) that expands and deforms in the direction, adds an electric signal in the polarization direction, and generates distortion in the direction perpendicular thereto, compresses and deforms in the axial direction indicated by the arrow d31 (a), and moves to the arrow d31 ( It contracts and deforms in the circumferential direction shown in b). Thus, the cylindrical piezoelectric element 32 is deformed in three directions: a radial direction due to the piezoelectric longitudinal effect, an axial direction due to the piezoelectric lateral effect, and a circumferential direction.

ここで、圧電素子32の圧電横効果による軸方向への圧縮変形により、圧電素子32の上端面に接合された供給路プレート18の突出部42、すなわち圧力室46の上壁面46Aがノズル22側へ移動し(図7(B)の矢印A)、圧力室46内のインクを加圧し圧縮する。さらに、圧電素子32の圧電縦効果による径方向への膨張変形と、圧電横効果による周方向への収縮変形とが合わされて、圧電素子32の内周面(変形部)、すなわち圧力室46の内側壁面46Bが内方へ膨出し(図7(B)の矢印B)、圧力室46内のインクを加圧し圧縮する。そして、これらの2つの変形動作による圧力室46の2方向への変形によって加圧された圧力室46内のインクは、連通路24を介しノズル22からインク滴として吐出される。   Here, due to the compressive deformation in the axial direction due to the piezoelectric lateral effect of the piezoelectric element 32, the protrusion 42 of the supply path plate 18 joined to the upper end surface of the piezoelectric element 32, that is, the upper wall surface 46A of the pressure chamber 46 is on the nozzle 22 side. (Arrow A in FIG. 7B), and the ink in the pressure chamber 46 is pressurized and compressed. Further, the expansion deformation in the radial direction due to the piezoelectric longitudinal effect of the piezoelectric element 32 and the contraction deformation in the circumferential direction due to the piezoelectric lateral effect are combined, and the inner peripheral surface (deformation portion) of the piezoelectric element 32, that is, the pressure chamber 46. The inner wall surface 46B bulges inward (arrow B in FIG. 7B), and pressurizes and compresses the ink in the pressure chamber 46. The ink in the pressure chamber 46 pressurized by the deformation of the pressure chamber 46 in the two directions by these two deformation operations is ejected from the nozzle 22 as an ink droplet through the communication path 24.

続いて、電極34、38間への電気信号の印加を停止し、圧電素子32に蓄積された電荷を放電すると、圧電素子32は、図7(B)の状態から図7(A)に示される元の円筒形状に戻る。そしてこれに伴い、ノズル22内に形成されたメニスカスの復帰力によって、吐出された分のインクがインクプール50から供給路40を通して圧力室46内に補充される。   Subsequently, when the application of the electric signal between the electrodes 34 and 38 is stopped and the electric charge accumulated in the piezoelectric element 32 is discharged, the piezoelectric element 32 is shown in FIG. 7 (A) from the state of FIG. 7 (B). Return to the original cylindrical shape. Along with this, due to the return force of the meniscus formed in the nozzle 22, the ejected ink is replenished from the ink pool 50 into the pressure chamber 46 through the supply path 40.

このインク吐出動作を繰り返すことにより、インクジェット記録ヘッド10のノズル22からインク滴が連続的に吐出されて、用紙等に印字される。   By repeating this ink ejection operation, ink droplets are continuously ejected from the nozzles 22 of the inkjet recording head 10 and printed on paper or the like.

以上説明したように、本実施形態のインクジェット記録ヘッド10では、インクプール50から供給路40を介して圧力室46に供給されたインクを、ノズル22からインク滴として吐出させるため、圧電素子32の変形によって圧力室46を変形させ、圧力室46内のインクに圧力を加える構成であるが、この圧電素子32は圧電縦効果及び圧電横効果の変形によって圧力室46を2方向へ変形させるため、例えば圧電縦効果のみ、又は、圧電横効果のみの変形によって圧力室を変形させる場合に比べ、圧力の発生効率が向上する。   As described above, in the inkjet recording head 10 of the present embodiment, the ink supplied from the ink pool 50 to the pressure chamber 46 via the supply path 40 is ejected from the nozzle 22 as ink droplets. The pressure chamber 46 is deformed by deformation, and pressure is applied to the ink in the pressure chamber 46. This piezoelectric element 32 deforms the pressure chamber 46 in two directions by deformation of the piezoelectric longitudinal effect and the piezoelectric transverse effect. For example, the pressure generation efficiency is improved as compared with the case where the pressure chamber is deformed by deformation of only the piezoelectric longitudinal effect or only the piezoelectric lateral effect.

また、本実施形態では、圧力室46の内側壁面46Bを形成する圧電素子32の変形部である内周面が、圧力室46内のインクを直接的に加圧するため、インクに加えられる圧力の損失が小さくされ、圧電素子32の変形によって発生された圧力がインクに効率よく伝達される。   In this embodiment, the inner peripheral surface, which is a deformed portion of the piezoelectric element 32 that forms the inner wall surface 46B of the pressure chamber 46, directly pressurizes the ink in the pressure chamber 46, so that the pressure applied to the ink is reduced. The loss is reduced, and the pressure generated by the deformation of the piezoelectric element 32 is efficiently transmitted to the ink.

また、本実施形態では、圧電素子32の変形に伴って圧力室46の上壁面46Aが移動し、圧力室46内のインクを吐出方向(ノズル22側)へ加圧/減圧する構成であり、これにより、圧力室46のインク吐出方向への変形が可能となり、圧力の発生効率を向上することができている。また、この可動構造とした圧力室46の上壁面46A(可動内壁面)を供給路プレート18(突出部42)によって形成していることにより、このような可動内壁面を形成するために専用のプレート等を設ける場合に比べて、インクジェット記録ヘッド10を小型に構成できる。   In the present embodiment, the upper wall surface 46A of the pressure chamber 46 moves in accordance with the deformation of the piezoelectric element 32, and the ink in the pressure chamber 46 is pressurized / depressurized in the ejection direction (nozzle 22 side). Thereby, the pressure chamber 46 can be deformed in the ink discharge direction, and the pressure generation efficiency can be improved. Further, the upper wall surface 46A (movable inner wall surface) of the pressure chamber 46 having the movable structure is formed by the supply path plate 18 (projecting portion 42), so that a dedicated inner wall surface is formed to form such a movable inner wall surface. Compared with the case where a plate or the like is provided, the inkjet recording head 10 can be configured in a small size.

また、本実施形態では、圧電素子32を円筒状に形成してその内部に圧力室46を設けていることにより、圧力室46内のインクが、圧電素子32の内周面全面(圧力室46の内側壁面46B)によって加圧されるようになり、圧力の発生効率を向上することができている。さらに、このような円筒状の圧電素子32であれば、圧電素子32(圧力室46)及びノズル22を高密度に配置することができるため、印字画像の高解像度化を実現できる。   Further, in the present embodiment, the piezoelectric element 32 is formed in a cylindrical shape and the pressure chamber 46 is provided therein, so that the ink in the pressure chamber 46 is transferred to the entire inner peripheral surface of the piezoelectric element 32 (the pressure chamber 46). The inner wall surface 46B) is pressurized and the pressure generation efficiency can be improved. Furthermore, with such a cylindrical piezoelectric element 32, the piezoelectric elements 32 (pressure chambers 46) and the nozzles 22 can be arranged with high density, so that it is possible to achieve high resolution of the printed image.

また、本実施形態では、上述したインク吐出動作で圧電素子32が高速駆動されるが、この高速駆動に伴い圧電素子32及び圧力室46の上壁面46A(突出部42)が振動する際に、突出部42同士を繋いで給路プレート本体よりも低剛性とされたダンパ部44によってその振動が減衰される。これにより、隣接する圧電素子32間での駆動動作の影響(クロストーク)を低減することができる。   In the present embodiment, the piezoelectric element 32 is driven at a high speed by the above-described ink ejection operation. When the piezoelectric element 32 and the upper wall surface 46A (the protruding portion 42) of the pressure chamber 46 vibrate due to the high speed driving, The vibration is attenuated by the damper portion 44 that connects the protruding portions 42 and has a lower rigidity than the supply plate main body. Thereby, the influence (crosstalk) of the driving operation between the adjacent piezoelectric elements 32 can be reduced.

また、このダンパ部44はインクプール50の内壁の一部を構成する構成部位であるため、インク滴を吐出するために圧力室46で発生された圧力はダンパ部44によって吸収される。これにより、インク滴吐出時に特定の圧力室46で発生した圧力が供給路40からインクプール50へを伝わり、隣接する圧力室46での圧力発生に及ぼす悪影響を改善することができる。したがって、インク吐出性能が安定する。   Further, since the damper portion 44 is a constituent part that constitutes a part of the inner wall of the ink pool 50, the pressure generated in the pressure chamber 46 for ejecting ink droplets is absorbed by the damper portion 44. Thereby, the pressure generated in the specific pressure chamber 46 when ink droplets are ejected is transmitted from the supply path 40 to the ink pool 50, and the adverse effect on the pressure generation in the adjacent pressure chamber 46 can be improved. Accordingly, the ink ejection performance is stabilized.

また、本実施形態では、インクジェット記録ヘッド10に設ける各部(ノズル22、連通路24、圧力室46(圧電素子32)、供給路40、及びインクプール50)を異なる層に配置していることにより、それらの各部を複数の構成部材に振り分けて形成し、各構成部材を積層することでインクジェット記録ヘッド10を製造することができる。これにより、インクジェット記録ヘッド10の製造性が向上する。   Further, in this embodiment, each part (nozzle 22, communication path 24, pressure chamber 46 (piezoelectric element 32), supply path 40, and ink pool 50) provided in the inkjet recording head 10 is arranged in different layers. In addition, the ink jet recording head 10 can be manufactured by forming each of these parts into a plurality of constituent members and stacking the constituent members. Thereby, the manufacturability of the inkjet recording head 10 is improved.

また、本実施形態のインクジェット記録装置100では、上記のインクジェット記録ヘッド10を備えることで低消費電力化が図られる。   Further, in the ink jet recording apparatus 100 of this embodiment, the power consumption can be reduced by providing the ink jet recording head 10 described above.

(第2の実施形態)
第2の実施形態は、上述したインクジェット記録ヘッド10に使用する圧電素子基板の変形例である。
(Second Embodiment)
The second embodiment is a modification of the piezoelectric element substrate used in the above-described ink jet recording head 10.

図8(A)に示されるように、本実施形態の圧電素子基板60では、複数設けられた圧電素子62が四角筒状に形成されている。この圧電素子62も、第1の実施形態と同様に、ノズルプレート12の各ノズル22に対応してマトリックス状に配置されるとともに、下端部が薄肉のベース基板部63に繋がれて一体化されている。また、図8(B)に示されるように、圧電素子62の外周面には、正極側の電極34が外周面全面を被覆するよう形成されており、内周面には、負極側の電極38が内周面全面を被覆するよう形成されて、分極方向が圧電素子62の内外方向(外側から内側へ向かう方向)となるよう構成されている。   As shown in FIG. 8A, in the piezoelectric element substrate 60 of the present embodiment, a plurality of provided piezoelectric elements 62 are formed in a square cylinder shape. Similarly to the first embodiment, the piezoelectric elements 62 are also arranged in a matrix corresponding to the nozzles 22 of the nozzle plate 12, and the lower end portion is connected to the thin base substrate portion 63 and integrated. ing. 8B, the positive electrode 34 is formed on the outer peripheral surface of the piezoelectric element 62 so as to cover the entire outer peripheral surface, and the negative electrode is provided on the inner peripheral surface. 38 is formed so as to cover the entire inner peripheral surface, and the polarization direction is configured to be the inner and outer directions of the piezoelectric element 62 (the direction from the outer side to the inner side).

そしてこの圧電素子62も、電極34、38間に電気信号が加えられると、図8(B)に示されるように、圧電縦効果(d33)により、矢印d33で示した内外方向に膨張変形し、さらに、圧電横効果(d31)により、矢印d31(a)で示した軸方向に圧縮変形し、矢印d31(b)で示した辺方向に収縮変形して、軸方向断面で見ると、図7(B)に示した矢印A、B方向に変形する。   When an electrical signal is applied between the electrodes 34 and 38, the piezoelectric element 62 is also expanded and deformed in the inner and outer directions indicated by the arrow d33 by the piezoelectric longitudinal effect (d33) as shown in FIG. 8B. Further, due to the piezoelectric lateral effect (d31), it is compressed and deformed in the axial direction indicated by the arrow d31 (a), and contracted and deformed in the side direction indicated by the arrow d31 (b). It is deformed in the directions of arrows A and B shown in FIG.

したがって、このような四角筒状の圧電素子62の場合でも、圧電縦効果及び圧電横効果の各変形が合わせられ、圧力の発生効率を向上することができる。   Therefore, even in the case of such a square cylindrical piezoelectric element 62, the deformations of the piezoelectric longitudinal effect and the piezoelectric transverse effect are combined, and the pressure generation efficiency can be improved.

また、このような四角筒状の場合、エッチング加工等を用いて一枚の基板に複数の圧電素子を配列形成する際に、円筒状等に比べて個々の圧電素子の形成が容易であり、且つ、より狭い間隔で配置することができる。これにより、第1及び第2の実施形態のように、複数の圧電素子をマトリックス状に配置した場合に、円筒状よりも四角筒状の圧電素子の方が無駄なスペースを生じさせることなくより高密度に配置することができ、更なるノズルの高密度化が可能となる。   In addition, in the case of such a square cylindrical shape, when forming a plurality of piezoelectric elements on a single substrate using etching or the like, it is easier to form individual piezoelectric elements than in a cylindrical shape, And it can arrange | position with a narrower space | interval. Thus, as in the first and second embodiments, when a plurality of piezoelectric elements are arranged in a matrix, a rectangular cylindrical piezoelectric element is more efficient than a cylindrical one without causing unnecessary space. The nozzles can be arranged at high density, and the nozzle density can be further increased.

(第3の実施形態)
第3の実施形態は、第1の実施形態で説明したインクジェット記録ヘッド10において、プリント配線基板の構成を変更した変形例である。
(Third embodiment)
The third embodiment is a modification in which the configuration of the printed wiring board is changed in the ink jet recording head 10 described in the first embodiment.

図9に示されるように、本実施形態のインクジェット記録ヘッド70は、第1の実施形態と同様に、ノズルプレート12、プリント配線基板72、圧電素子基板16、供給路プレート18、及びインクプールプレート20が積層されて構成されている。   As shown in FIG. 9, the ink jet recording head 70 of this embodiment is similar to the first embodiment in that the nozzle plate 12, the printed wiring board 72, the piezoelectric element substrate 16, the supply path plate 18, and the ink pool plate. 20 is laminated.

ここで、本実施形態のプリント配線基板72の上面には、図10に示されるように、圧電素子32を駆動するための電気信号を送信する複数の駆動素子(ICチップ)74が形成されている。これらの駆動素子74は、プリント配線基板72の製造プロセスにおいて、配線パターン等とともに形成されたものであり、ノズルプレート12の各ノズル22に対応させた形成した各連通路24の近傍に、すなわち各ノズル22の近傍にそれぞれ配置されるとともに、基板上に形成された配線パターンを介して各コンタクト電極26と電気的に接続されている。また、これらの駆動素子74も、プリント配線基板72の上面端部に形成されたコンタクト部76を通して外部から制御信号が入力されると、その制御信号に基づいて、圧電素子基板16の各圧電素子32に電気信号を出力し、各圧電素子32を駆動させる。   Here, as shown in FIG. 10, a plurality of driving elements (IC chips) 74 that transmit electric signals for driving the piezoelectric elements 32 are formed on the upper surface of the printed wiring board 72 of the present embodiment. Yes. These drive elements 74 are formed together with a wiring pattern or the like in the manufacturing process of the printed wiring board 72, and in the vicinity of each communication path 24 formed corresponding to each nozzle 22 of the nozzle plate 12, that is, each The electrodes are arranged in the vicinity of the nozzles 22 and are electrically connected to the contact electrodes 26 via wiring patterns formed on the substrate. In addition, when a control signal is input from the outside through the contact portion 76 formed on the upper surface end portion of the printed wiring board 72, these driving elements 74 are also connected to the piezoelectric elements of the piezoelectric element substrate 16 based on the control signal. An electric signal is output to 32 and each piezoelectric element 32 is driven.

本実施形態のインクジェット記録ヘッド70は以上の構成とされており、このインクジェット記録ヘッド70では、第1の実施形態で説明したような駆動IC30をプリント配線基板上に実装する工程が不要となるため、製造性が向上する。また、圧電素子32の駆動に伴って発熱する駆動素子74が、ノズル22から吐出されるインクの流れで冷却されるため、温度上昇による駆動素子74の誤作動やインクジェット記録ヘッド70の加熱(熱ストレス)を抑えることができる。さらに、プリント配線基板72上における圧電素子基板16に覆われていない部分(露出部)では、配線パターン(電気配線)を低密度で配線することができるため、第1の実施形態の構成に比べ、電気的な信頼性を向上させることができる。   The ink jet recording head 70 of the present embodiment is configured as described above, and in this ink jet recording head 70, the process of mounting the driving IC 30 as described in the first embodiment on the printed wiring board is not necessary. , Productivity is improved. In addition, since the drive element 74 that generates heat as the piezoelectric element 32 is driven is cooled by the flow of ink ejected from the nozzles 22, the drive element 74 malfunctions due to temperature rise and the inkjet recording head 70 is heated (heated). Stress). Furthermore, since the wiring pattern (electrical wiring) can be wired at a low density in a portion (exposed portion) that is not covered with the piezoelectric element substrate 16 on the printed wiring board 72, it is compared with the configuration of the first embodiment. , Electrical reliability can be improved.

(第4の実施形態)
第4の実施形態は、第1の実施形態で説明したインクジェット記録ヘッド10において、配線パターン等の構成を変更した変形例である。
(Fourth embodiment)
The fourth embodiment is a modification in which the configuration of the wiring pattern and the like is changed in the inkjet recording head 10 described in the first embodiment.

図11に示されるように、本実施形態のインクジェット記録ヘッド80は、プリント配線基板82に上面(圧電素子基板16とプリント配線基板82の間)に形成された配線パターン(コンタクト電極)84が圧電素子基板16に覆われるとともに、その一部が圧電素子32の下端部から圧力室46(連通路24)側へ露出されている。この露出部が、圧電素子32の内周面に形成された電極38と電気的に接続されたコンタクト部86とされている。また、ここでの電極38は、コンタクト部86から更に下方へ延長され、連通路24の内周も被覆するよう形成されている。さらに、コンタクト部86を含む電極38の表面には、低透水性膜88が形成されており、この低透水性膜88によって、電極38及びコンタクト部86は被覆されている。   As shown in FIG. 11, the inkjet recording head 80 of the present embodiment has a wiring pattern (contact electrode) 84 formed on the upper surface (between the piezoelectric element substrate 16 and the printed wiring board 82) on the printed wiring board 82. While being covered with the element substrate 16, a part thereof is exposed from the lower end portion of the piezoelectric element 32 to the pressure chamber 46 (communication path 24) side. The exposed portion is a contact portion 86 that is electrically connected to the electrode 38 formed on the inner peripheral surface of the piezoelectric element 32. The electrode 38 here is further extended downward from the contact portion 86 and is formed so as to cover the inner periphery of the communication path 24. Further, a low water permeable film 88 is formed on the surface of the electrode 38 including the contact portion 86, and the electrode 38 and the contact portion 86 are covered with the low water permeable film 88.

これにより、本実施形態のインクジェット記録ヘッド80では、圧電素子32の内周面に電極38を設ける場合のその電極38と配線パターン84とを電気的に接続することができる。また、駆動IC30が発熱した際に、その熱は配線パターン84を伝導され、圧力室46から連通路24へ流れるインクによって放熱されるため、駆動IC30の冷却効果が高まる。また、電極38及びコンタクト部86は低透水性膜88によってインクから保護されるため、インクの電気分解や、電極38及びコンタクト部86の腐食による断線等を防止することができ、信頼性を向上することができる。   Thereby, in the inkjet recording head 80 of this embodiment, when the electrode 38 is provided on the inner peripheral surface of the piezoelectric element 32, the electrode 38 and the wiring pattern 84 can be electrically connected. Further, when the driving IC 30 generates heat, the heat is conducted through the wiring pattern 84 and is radiated by the ink flowing from the pressure chamber 46 to the communication path 24, so that the cooling effect of the driving IC 30 is enhanced. Further, since the electrode 38 and the contact portion 86 are protected from the ink by the low water permeable film 88, the electrolysis of the ink and the disconnection due to the corrosion of the electrode 38 and the contact portion 86 can be prevented, and the reliability is improved. can do.

(第5の実施形態)
第5の実施形態は、上述した第4の実施形態に係るインクジェット記録ヘッド80において、更に配線パターンの構成を変更した変形例である。
(Fifth embodiment)
The fifth embodiment is a modification in which the configuration of the wiring pattern is further changed in the inkjet recording head 80 according to the fourth embodiment described above.

図12に示されるように、本実施形態のインクジェット記録ヘッド90は、プリント配線基板92の上面には配線パターンが形成されておらず、配線パターン94はプリント配線基板92の下面に、すなわちノズルプレート12とプリント配線基板92の間に形成されている。また、上述した、圧電素子32の内周面から連通路24の内周面まで延長形成された電極38の下端部が、配線パターン94とのコンタクト部96とされている。また、本実施形態も、コンタクト部96を含む電極38の表面に低透水性膜88が形成され、低透水性膜88によって電極38及びコンタクト部96が被覆されている。   As shown in FIG. 12, in the ink jet recording head 90 of this embodiment, no wiring pattern is formed on the upper surface of the printed wiring board 92, and the wiring pattern 94 is formed on the lower surface of the printed wiring board 92, that is, the nozzle plate. 12 and the printed wiring board 92. The lower end portion of the electrode 38 that extends from the inner peripheral surface of the piezoelectric element 32 to the inner peripheral surface of the communication path 24 is a contact portion 96 with the wiring pattern 94. Also in this embodiment, the low water-permeable film 88 is formed on the surface of the electrode 38 including the contact part 96, and the electrode 38 and the contact part 96 are covered with the low water-permeable film 88.

このように、配線パターン94をノズルプレート12とプリント配線基板92の間に形成した場合には、第1〜第4の実施形態のように圧電素子32及びコンタクト電極26等が多数配置されるプリント配線基板92の上面側(圧電素子基板16とプリント配線基板92の間)に配線パターンを形成するよりも、パターンの配線可能領域、及び、配線自由度が向上する。これにより、多くの配線パターンを容易に形成できるようになり、ノズルの更なる高密度化が可能となる。また、本実施形態の場合も、電極38及びコンタクト部86は低透水性膜88によってインクから保護されるため、信頼性が向上する。   As described above, when the wiring pattern 94 is formed between the nozzle plate 12 and the printed wiring board 92, a print in which a large number of piezoelectric elements 32, contact electrodes 26, and the like are arranged as in the first to fourth embodiments. Compared with the case where a wiring pattern is formed on the upper surface side of the wiring substrate 92 (between the piezoelectric element substrate 16 and the printed wiring substrate 92), the wiring area of the pattern and the degree of freedom of wiring are improved. As a result, many wiring patterns can be easily formed, and the nozzles can be further densified. Also in this embodiment, since the electrode 38 and the contact portion 86 are protected from ink by the low water permeable film 88, the reliability is improved.

以上、本発明を上述した第1〜第5の実施形態により詳細に説明したが、本発明はそれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の形態が実施可能である。   As mentioned above, although the present invention was explained in detail by the 1st-5th embodiment mentioned above, the present invention is not limited to those embodiments, and other various forms are within the scope of the present invention. It can be implemented.

例えば、上述した実施形態の形態では、ノズルプレート12とプリント配線基板14、72、82、92とを別体としているが、これらを一体化することも可能である。その場合には、ノズルプレートとプリント配線基板の接合工程を省くことができてインクジェット記録ヘッドの製造性が向上する。   For example, in the embodiment described above, the nozzle plate 12 and the printed wiring boards 14, 72, 82, and 92 are separated from each other, but they can also be integrated. In that case, the process of joining the nozzle plate and the printed wiring board can be omitted, and the productivity of the ink jet recording head is improved.

また、本発明は、上述したインクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置に限らず、半導体等のパターン形成のために液滴を吐出するパターン形成装置等に使用される他の液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置にも適用することができる。   The present invention is not limited to the above-described ink jet recording head and ink jet recording apparatus, and other liquid droplet ejection heads and liquid droplet ejections used in pattern forming apparatuses that eject liquid droplets for pattern formation of semiconductors and the like. It can also be applied to devices.

本発明の第1の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの外観を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an appearance of an ink jet recording head according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの外観を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an appearance of an ink jet recording head according to a first embodiment of the present invention. (A)は図2のインクジェット記録ヘッドの外観とその内部構成を部分破断にて示す斜視図、(B)は(A)の3B部を拡大した斜視図である。FIG. 3A is a perspective view showing the external appearance and internal structure of the ink jet recording head of FIG. 2 with a partial break, and FIG. 3B is an enlarged perspective view of a 3B portion of FIG. 図2のインクジェット記録ヘッドの分解状態を示す分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view showing an exploded state of the ink jet recording head of FIG. 2. 本発明の第1の実施形態に係る圧電素子基板の外観を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an appearance of a piezoelectric element substrate according to a first embodiment of the present invention. 図2のインクジェット記録ヘッドの断面を示し、(A)は図3(A)の6A−6A線断面図、(B)は(A)の6B部を拡大した断面図である。2A and 2B are cross-sectional views of the inkjet recording head of FIG. 2, in which FIG. 3A is a cross-sectional view taken along line 6A-6A in FIG. 3A, and FIG. (A)は本発明の第1の実施形態に係る圧電素子及び圧力室の未変形状態を示す断面図、(B)は変形状態を示す断面図、(C)は圧電素子の変形方向を示す拡大斜視図である。(A) is sectional drawing which shows the undeformed state of the piezoelectric element and pressure chamber which concern on the 1st Embodiment of this invention, (B) is sectional drawing which shows a deformation | transformation state, (C) shows the deformation | transformation direction of a piezoelectric element. It is an expansion perspective view. (A)は本発明の第2の実施形態に係る圧電素子基板の外観を示す斜視図、(B)は圧電素子の変形方向を示す拡大斜視図である。(A) is a perspective view which shows the external appearance of the piezoelectric element board | substrate which concerns on the 2nd Embodiment of this invention, (B) is an expanded perspective view which shows the deformation | transformation direction of a piezoelectric element. 本発明の第3の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of the inkjet recording head which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 図9のインクジェット記録ヘッドの分解状態を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the decomposition | disassembly state of the inkjet recording head of FIG. 本発明の第4の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの圧電素子付近を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the piezoelectric element vicinity of the inkjet recording head which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの圧電素子付近を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the piezoelectric element vicinity of the inkjet recording head which concerns on the 5th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 インクジェット記録ヘッド(液滴吐出ヘッド)
12 ノズルプレート
14 プリント配線基板
16 圧電素子基板
18 供給路プレート
20 インクプールプレート
22 ノズル
24 連通路
28 配線パターン
32 圧電素子
34 電極
38 電極
40 供給路
42 突出部
44 ダンパ部
46 圧力室
46A 上壁面
46B 内側壁面
50 インクプール
60 圧電素子基板
62 圧電素子
70 インクジェット記録ヘッド
72 プリント配線基板
74 駆動素子
76 コンタクト部
80 インクジェット記録ヘッド
82 プリント配線基板
84 配線パターン
86 コンタクト部
88 低透水性膜
90 インクジェット記録ヘッド
92 プリント配線基板
94 配線パターン
96 コンタクト部
100 インクジェット記録装置(液滴吐出装置)
10 Inkjet recording head (droplet ejection head)
12 Nozzle Plate 14 Printed Wiring Board 16 Piezoelectric Element Board 18 Supply Path Plate 20 Ink Pool Plate 22 Nozzle 24 Communication Path 28 Wiring Pattern 32 Piezoelectric Element 34 Electrode 38 Electrode 40 Supply Path 42 Protrusion 44 Damper 46 Pressure Chamber 46A Upper Wall 46B Inner wall surface 50 Ink pool 60 Piezoelectric element substrate 62 Piezoelectric element 70 Inkjet recording head 72 Printed wiring board 74 Drive element 76 Contact portion 80 Inkjet recording head 82 Printed wiring substrate 84 Wiring pattern 86 Contact portion 88 Low water-permeable film 90 Inkjet recording head 92 Printed wiring board 94 Wiring pattern 96 Contact portion 100 Inkjet recording apparatus (droplet discharge apparatus)

Claims (13)

液体貯留室から供給路を介して液体が供給される圧力室を、圧電素子の圧電縦効果及び圧電横効果の変形によって複数方向へ変形させることにより、この圧力室内の液体に圧力を加えて圧力室と連通されたノズルから液滴を吐出すると共に、前記圧電素子の前記ノズル配置側とは反対側に、圧電素子に接合されて前記圧力室を形成するとともに圧電素子の変形に伴って移動する可動内壁面が設けられ、
前記可動内壁面は、前記供給路が形成された供給路プレートにより形成され、
前記供給路プレートは、複数の前記圧電素子に対応する複数の前記可動内壁面がそれぞれ繋がれてその繋ぎ部が供給路プレート本体よりも低剛性とされており、且つ、この繋ぎ部は前記液体貯留室の構成部位であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
The pressure chamber in which the liquid is supplied from the liquid storage chamber via the supply path is deformed in a plurality of directions by deformation of the piezoelectric longitudinal effect and the piezoelectric lateral effect of the piezoelectric element, so that pressure is applied to the liquid in the pressure chamber. A droplet is ejected from a nozzle communicating with the chamber, and the pressure chamber is formed on the opposite side of the piezoelectric element from the nozzle arrangement side to form the pressure chamber and moves in accordance with the deformation of the piezoelectric element. A movable inner wall is provided,
The movable inner wall surface is formed by a supply path plate in which the supply path is formed,
In the supply path plate, the plurality of movable inner wall surfaces corresponding to the plurality of piezoelectric elements are connected to each other, and the connection part is lower in rigidity than the supply path plate body, and the connection part is the liquid A droplet discharge head, which is a constituent part of a storage chamber .
前記圧力室の内壁面の少なくとも一部が前記圧電素子の変形部により形成されていることを特徴とする請求項1記載の液滴吐出ヘッド。   The droplet discharge head according to claim 1, wherein at least a part of an inner wall surface of the pressure chamber is formed by a deforming portion of the piezoelectric element. 前記圧電素子が筒状に形成され、その筒状の圧電素子の内部に前記圧力室が設けられていることを特徴とする請求項1または請求項記載の液滴吐出ヘッド。 Wherein the piezoelectric element is formed in a cylindrical shape, according to claim 1 or claim 2, wherein the droplet discharge head, characterized in that the pressure chamber inside the cylindrical piezoelectric element is provided. 前記圧電素子の分極方向が圧電素子の内外方向とされていることを特徴とする請求項記載の液滴吐出ヘッド。 4. The liquid droplet ejection head according to claim 3, wherein the polarization direction of the piezoelectric element is set to the inside / outside direction of the piezoelectric element. 前記圧電素子に駆動信号を印加するための正負電極の一方が圧電素子の内周面に、他方が圧電素子の外周面に設けられていることを特徴とする請求項又は請求項記載の液滴吐出ヘッド。 The one of the positive and negative electrodes for applying a driving signal to the piezoelectric element to the inner peripheral surface of the piezoelectric element and the other of claims 3 or claim 4 further characterized in that provided on the outer peripheral surface of the piezoelectric element Droplet discharge head. 前記液体貯留室、前記供給路、前記圧力室、前記圧電素子、及び前記ノズルのうちの少なくとも2つ以上が異なる層に配置されていることを特徴とする請求項1〜請求項の何れか1項記載の液滴吐出ヘッド。 The liquid storage chamber, the supply passage, the pressure chamber, the piezoelectric element, and any one of claims 1 to 5, characterized in that at least two of said nozzles are arranged in different layers 2. A droplet discharge head according to item 1. 前記圧電素子を備えるとともにその圧電素子の内部に前記圧力室が設けられる圧電素子基板と、
前記ノズルが形成されたノズルプレートと、
前記圧電素子基板と前記ノズルプレートの間に設けられ、前記圧力室と前記ノズルを連通させるための連通路、及び、前記圧電素子に駆動信号を供給するための配線パターンが形成された配線基板と、
を有し、
前記配線パターンが、前記圧電素子基板と前記配線基板の間、及び、前記配線基板と前記ノズルプレートの間の少なくとも一方に形成されていることを特徴とする請求項1〜請求項の何れか1項記載の液滴吐出ヘッド。
A piezoelectric element substrate provided with the piezoelectric element and provided with the pressure chamber inside the piezoelectric element;
A nozzle plate on which the nozzles are formed;
A wiring board provided between the piezoelectric element substrate and the nozzle plate, in which a communication path for communicating the pressure chamber and the nozzle, and a wiring pattern for supplying a driving signal to the piezoelectric element; ,
Have
The wiring pattern, between the wiring substrate and the piezoelectric element substrate, and, any one of claims 1 to 6, characterized in that it is formed in at least one of between the nozzle plate and the circuit board 2. A droplet discharge head according to item 1.
前記ノズルプレートと前記配線基板とが一体化されていることを特徴とする請求項記載の液滴吐出ヘッド。 8. The liquid droplet ejection head according to claim 7, wherein the nozzle plate and the wiring board are integrated. 前記配線基板における前記ノズルの近傍に、前記駆動信号を送信する駆動素子が形成されていることを特徴とする請求項又は請求項記載の液滴吐出ヘッド。 Wherein in the vicinity of the nozzle in the wiring board, according to claim 7 or claim 8 the liquid droplet ejection head, wherein a driving element for transmitting the drive signal is formed. 前記配線パターンが前記圧電素子基板と前記配線基板の間に形成されてそれらに覆われるとともに、その配線パターンの一部が前記圧力室内に露出されていることを特徴とする請求項〜請求項の何れか1項記載の液滴吐出ヘッド。 With covered thereto are formed between the wiring board the wiring pattern and the piezoelectric element substrate according to claim 7 to claim a part of the wiring pattern, characterized in that it is exposed to the pressure chamber 10. The droplet discharge head according to any one of items 9 . 前記圧電素子の前記内周面に設けられた前記正負電極の一方と、前記圧力室内に露出された前記配線パターンの一部とを電気的に接続させたコンタクト部が圧力室内に配置されていることを特徴とする請求項10記載の液滴吐出ヘッド。 A contact portion that electrically connects one of the positive and negative electrodes provided on the inner peripheral surface of the piezoelectric element and a part of the wiring pattern exposed in the pressure chamber is disposed in the pressure chamber. The droplet discharge head according to claim 10 . 前記正負電極の一方、及び、前記コンタクト部が低透水性絶縁膜で被覆されていることを特徴とする請求項11記載の液滴吐出ヘッド。 The droplet discharge head according to claim 11 , wherein one of the positive and negative electrodes and the contact portion are covered with a low water-permeable insulating film. 請求項1〜請求項12の何れか1項記載の液滴吐出ヘッドを備えることを特徴とする液滴吐出装置。 Droplet discharge apparatus comprising: a liquid droplet ejecting head according to any one of claims 1 to 12.
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