JPH06305156A - Liquid droplet jet device - Google Patents

Liquid droplet jet device

Info

Publication number
JPH06305156A
JPH06305156A JP30252693A JP30252693A JPH06305156A JP H06305156 A JPH06305156 A JP H06305156A JP 30252693 A JP30252693 A JP 30252693A JP 30252693 A JP30252693 A JP 30252693A JP H06305156 A JPH06305156 A JP H06305156A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
adhesive
ink
flow path
thickness
young
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP30252693A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3424690B2 (en
Inventor
Takahiro Kanegae
隆弘 鐘ヶ江
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Brother Industries Ltd filed Critical Brother Industries Ltd
Priority to JP30252693A priority Critical patent/JP3424690B2/en
Publication of JPH06305156A publication Critical patent/JPH06305156A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3424690B2 publication Critical patent/JP3424690B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

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

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)

Abstract

PURPOSE:To always stably inject ink droplets when the walls of ink passages are deformed to inject ink droplets by using an adhesive whose Young's modulus is a specific value or less when a nozzle plate having nozzles communicating with ink passages formed thereto to the end part of a passage member having ink passages formed thereto. CONSTITUTION:Many grooves 8 are formed to a piezoelectric ceramics plate 2 and the upper surfaces of the grooves 8 are covered with a cover plate 3 to form many ink passages. A nozzle plate 31 having nozzles 32 at the positions corresponding to the ink passages is bonded to the end surfaces of both of the piezoelectric ceramics plate 2 and the cover plate 3 by an adhesive. This adhesive is characterized by that the value obtained by dividing the Young's modulus of the adhesive after curing by the thickness of the adhesive layer is 1X10<6>kg/mm<3> or less, pref., 5X10<5>kg/mm<2> or less, more pref., 3X10<5>kg/mm<3> or less. By this constitution, the sufficient volumetric change of ink passages is obtained by the deformation of the walls 11 of the ink passages.

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、液滴噴射装置に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a droplet ejection device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、圧電セラミックス素子を用いた液
滴噴射装置では、例えば、ドロップオンデマンド方式の
液滴噴射装置が提案されている。これは、インク流路内
の容積を変化させ、その容積減少時にインク流路内のイ
ンクをノズルから噴射し、その容積増大時にインク供給
口よりインク流路内にインクを導入するようにしたもの
である。そして、印字データに従って所定の位置の噴射
装置からインクを噴射させることにより、所望する文字
や画像を形成するのである。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a droplet ejecting apparatus using a piezoelectric ceramic element, for example, a drop-on-demand type droplet ejecting apparatus has been proposed. This is one in which the volume in the ink flow path is changed, the ink in the ink flow path is ejected from the nozzle when the volume decreases, and the ink is introduced into the ink flow path from the ink supply port when the volume increases. Is. Then, a desired character or image is formed by ejecting ink from the ejecting device at a predetermined position according to the print data.

【0003】このような液滴噴射装置としては、例えば
特開昭63−247051号公報、特開昭63−252
750号公報および特開平2−150355号公報に記
載されているものがある。以下、その液滴噴射装置の概
略構成を説明する。
As such a liquid droplet ejecting apparatus, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 63-247051 and 63-252.
750 and JP-A-2-150355. The schematic configuration of the droplet ejecting device will be described below.

【0004】図3に示すように、インクジェットプリン
タヘッド1は、圧電セラミックスプレート2とカバープ
レート3とノズルプレート31と基板41とから構成さ
れている。
As shown in FIG. 3, the ink jet printer head 1 is composed of a piezoelectric ceramic plate 2, a cover plate 3, a nozzle plate 31, and a substrate 41.

【0005】その圧電セラミックスプレート2には、薄
い円板状のダイヤモンドブレード等により切断された複
数の溝8が形成されている。また、その溝8の側面とな
る側壁11は矢印5の方向に分極されている。それらの
溝8は同じ深さであり、かつ平行である。それら溝8の
深さは圧電セラミックスプレート2の一端面15に近づ
くにつれて徐々に浅くなっており、一端面15付近には
浅溝16が形成されている。そして、溝8の内面には、
その両側面の上半分に金属電極13がスパッタリング等
によって形成されている。また、浅溝16の内面には、
その側面及び底面に金属電極9がスパッタリング等によ
って形成されている。これにより、溝8の両側面に形成
された金属電極13は浅溝16に形成された金属電極9
によって連結されている。
The piezoelectric ceramic plate 2 is provided with a plurality of grooves 8 cut by a thin disk-shaped diamond blade or the like. Further, the side wall 11 which is the side surface of the groove 8 is polarized in the direction of arrow 5. The grooves 8 are of the same depth and are parallel. The depths of the grooves 8 gradually become shallower as they approach the one end face 15 of the piezoelectric ceramic plate 2, and a shallow groove 16 is formed near the one end face 15. Then, on the inner surface of the groove 8,
Metal electrodes 13 are formed on the upper half of both side surfaces by sputtering or the like. Also, on the inner surface of the shallow groove 16,
A metal electrode 9 is formed on the side surface and the bottom surface by sputtering or the like. As a result, the metal electrodes 13 formed on both sides of the groove 8 are separated from the metal electrodes 9 formed on the shallow groove 16.
Are linked by.

【0006】次に、カバープレート3は、セラミックス
材料または樹脂材料等から形成されている。そして、カ
バープレート3には、研削または切削加工等によって、
インク導入口21及びマニホールド22が形成されてい
る。そして、圧電セラミックスプレート2の溝8加工側
の面とカバープレート3のマニホールド22加工側の面
とがエポキシ系等の接着剤4(図6参照)によって接着
される。従って、インクジェットプリンタヘッド1に
は、溝8の上面が覆われて横方向に互いに間隔を有する
複数のインク流路12(図6)が構成される。図6に示
すように、そのインク流路12は長方形断面の細長い形
状であり、全てのインク流路12内には、インクが充填
される。
Next, the cover plate 3 is made of a ceramic material, a resin material, or the like. Then, the cover plate 3 is formed by grinding or cutting.
An ink inlet 21 and a manifold 22 are formed. Then, the surface of the piezoelectric ceramic plate 2 on the side where the groove 8 is processed and the surface of the cover plate 3 on the side where the manifold 22 is processed are adhered by an adhesive 4 such as an epoxy adhesive 4 (see FIG. 6). Therefore, the ink jet printer head 1 is formed with a plurality of ink flow paths 12 (FIG. 6) which cover the upper surfaces of the grooves 8 and are laterally spaced from each other. As shown in FIG. 6, the ink flow path 12 has an elongated shape with a rectangular cross section, and all the ink flow paths 12 are filled with ink.

【0007】図3に示すように、圧電セラミックスプレ
ート2及びカバープレート3の端面に、各インク流路1
2の位置に対応した位置にノズル32が設けられたノズ
ルプレート31がエポキシ系等の接着剤33(図4参
照)によって接着されている。このノズルプレート31
は、ポリアルキレン(例えばエチレン)テレフタレー
ト、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケ
トン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネイト、酢酸
セルロース等のプラスチックによって形成されている。
As shown in FIG. 3, the ink flow paths 1 are formed on the end faces of the piezoelectric ceramic plate 2 and the cover plate 3.
The nozzle plate 31 provided with the nozzle 32 at a position corresponding to the position 2 is adhered by an adhesive 33 (see FIG. 4) such as epoxy. This nozzle plate 31
Is formed of a plastic such as polyalkylene (for example, ethylene) terephthalate, polyimide, polyetherimide, polyetherketone, polyethersulfone, polycarbonate, or cellulose acetate.

【0008】そして、圧電セラミックスプレート2の溝
8の加工側に対して反対側の面には、基板41が、エポ
キシ系等の接着剤(図示せず)によって接着されてい
る。その基板41には各インク流路12の位置に対応し
た位置に導電層のパターン42が形成されている。その
導電層のパターン42と浅溝16の底面の金属電極9と
は、周知のワイヤボンディング等によって導線43で接
続されている。
A substrate 41 is adhered to the surface of the piezoelectric ceramic plate 2 opposite to the processed side of the groove 8 with an adhesive (not shown) such as an epoxy type. A pattern 42 of a conductive layer is formed on the substrate 41 at positions corresponding to the positions of the ink flow paths 12. The pattern 42 of the conductive layer and the metal electrode 9 on the bottom surface of the shallow groove 16 are connected by a conductive wire 43 by known wire bonding or the like.

【0009】次に、制御部のブロック図を示す図5によ
って、制御部の構成を説明する。基板41に形成された
導電層のパターン42は各々個々にLSIチップ51に
接続されている。また、クロックライン52、データラ
イン53、電圧ライン54及びアースライン55もLS
Iチップ51に接続されている。LSIチップ51は、
クロックライン52から供給される連続したクロックパ
ルスに基づいて、データライン53上に現れるデータに
応じて、どのノズル32からインク滴の噴射を行うべき
かを判断する。そして、駆動するインク流路12内の金
属電極13に導通する導電層のパターン42に、電圧ラ
イン54の電圧Vを印加する。また、駆動するインク流
路12以外の金属電極13に導通する導電層のパターン
42にはアースライン55の電圧0Vを印加する。
Next, the configuration of the control unit will be described with reference to FIG. 5, which is a block diagram of the control unit. The conductive layer patterns 42 formed on the substrate 41 are individually connected to the LSI chip 51. The clock line 52, the data line 53, the voltage line 54, and the ground line 55 are also LS.
It is connected to the I-chip 51. The LSI chip 51 is
Based on the continuous clock pulse supplied from the clock line 52, it is determined from which nozzle 32 the ink droplet should be ejected according to the data appearing on the data line 53. Then, the voltage V of the voltage line 54 is applied to the pattern 42 of the conductive layer that is electrically connected to the metal electrode 13 in the driven ink flow path 12. Further, the voltage 0V of the ground line 55 is applied to the pattern 42 of the conductive layer which is electrically connected to the metal electrode 13 other than the driven ink flow path 12.

【0010】次に、図5,図6によって、インクジェッ
トプリンタヘッド1の動作を説明する。LSIチップ5
1が、所要のデータに従って、インクジェットプリンタ
ヘッド1のインク流路12bからインクの噴出を行なう
と判断する。すると、金属電極13eと13fとに正の
駆動電圧Vが印加され、金属電極13dと13gとが接
地される。図6に示すように、側壁11bには矢印14
bの方向の駆動電界が発生し、側壁11cには矢印14
cの方向の駆動電界が発生する。すると、駆動電界方向
14b及び14cは分極方向5とが直交しているため、
側壁11b及び11cは、圧電厚みすべり効果により、
この場合、インク流路12bの内部方向に急速に変形す
る。この変形によってインク流路12bの容積が減少し
てインク圧力が急速に増大し、圧力波が発生して、イン
ク流路12bに連通するノズル32(図3)からインク
滴が噴射される。
Next, the operation of the ink jet printer head 1 will be described with reference to FIGS. LSI chip 5
1 determines that the ink is to be ejected from the ink flow path 12b of the inkjet printer head 1 according to the required data. Then, the positive drive voltage V is applied to the metal electrodes 13e and 13f, and the metal electrodes 13d and 13g are grounded. As shown in FIG. 6, an arrow 14 is formed on the side wall 11b.
A driving electric field in the direction of b is generated, and an arrow 14 is formed on the sidewall 11c.
A driving electric field in the direction of c is generated. Then, since the driving electric field directions 14b and 14c are orthogonal to the polarization direction 5,
The side walls 11b and 11c have a piezoelectric thickness sliding effect,
In this case, the ink flow path 12b is rapidly deformed inward. Due to this deformation, the volume of the ink flow path 12b is reduced, the ink pressure is rapidly increased, a pressure wave is generated, and an ink droplet is ejected from the nozzle 32 (FIG. 3) communicating with the ink flow path 12b.

【0011】また、駆動電圧Vの印加が停止されると、
側壁11b及び11cが変形前の位置(図5参照)に徐
々に戻るためインク流路12b内のインク圧力が徐々に
低下する。すると、インク供給口21(図6)からマニ
ホールド22(図6)を通してインク流路12b内にイ
ンクが供給される。
When the application of the driving voltage V is stopped,
Since the side walls 11b and 11c gradually return to the positions before deformation (see FIG. 5), the ink pressure in the ink flow path 12b gradually decreases. Then, ink is supplied from the ink supply port 21 (FIG. 6) through the manifold 22 (FIG. 6) into the ink flow path 12b.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の液滴噴射装置では、圧電厚みすべり効果による側壁
11の変形によって、インク流路12の容積を変化させ
てインク滴を噴射しているので、十分なインク流路12
の体積変化を必要とする。このためには、図4における
ノズルプレート31と、圧電セラミックスプレート2及
びカバープレート3とを接着する接着剤33の弾性が問
題となる。つまり、接着剤33の弾性が小さい、つまり
剛性が大きいと、側壁11の端面とノズルプレート31
とが固定されて、側壁11の前記圧電厚みすべり効果に
よるインク流路12の堆積変化が十分に行われず、イン
ク滴の噴射に影響を及ぼし、所望するインク滴の噴射速
度が得られなかったり、インク滴が噴射しなかったりす
るといった問題があった。
However, in the above-mentioned conventional liquid droplet ejecting apparatus, since the side wall 11 is deformed by the piezoelectric thickness sliding effect, the volume of the ink flow passage 12 is changed to eject the ink droplet. Sufficient ink flow path 12
Requires a volume change of. For this purpose, the elasticity of the adhesive 33 that bonds the nozzle plate 31 and the piezoelectric ceramic plate 2 and the cover plate 3 in FIG. 4 becomes a problem. That is, when the elasticity of the adhesive 33 is small, that is, the rigidity is large, the end surface of the side wall 11 and the nozzle plate 31 are
Are fixed, and the change in the deposition of the ink flow path 12 due to the piezoelectric thickness sliding effect of the side wall 11 is not sufficiently performed, which affects the ejection of ink droplets and a desired ejection speed of ink droplets cannot be obtained. There was a problem that ink droplets did not eject.

【0013】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、常時安定したインク滴の噴射が
行える液滴噴射装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a droplet ejecting apparatus which can always eject ink droplets stably.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明では、端部が開放されたインク流路を形成した
流路部材と、前記流路部材の端部に接着剤により接着さ
れ、前記インク流路と連通するようにノズルが形成され
たノズルプレートとを有し、前記インク流路の壁の変形
により前記インク流路の容積を変化させ、そのインク流
路内に充填されたインクを噴射する液滴噴射装置におい
て、前記ノズルプレートを接着する接着剤のヤング率
を、その接着剤の接着層の厚さで割った値が、1×10
6kg/mm3以下であることを特徴としている。
To achieve this object, according to the present invention, a flow path member having an ink flow path whose end is opened and an end portion of the flow path member are bonded with an adhesive. A nozzle plate having nozzles formed so as to communicate with the ink flow path, the volume of the ink flow path is changed by deformation of the wall of the ink flow path, and the ink flow path is filled with the ink flow path. In a droplet ejecting device that ejects ink, a value obtained by dividing the Young's modulus of an adhesive agent for adhering the nozzle plate by the thickness of the adhesive layer of the adhesive agent is 1 × 10 5.
It is characterized by being 6 kg / mm 3 or less.

【0015】また、請求項2においては、前記接着剤の
ヤング率を前記接着層の厚さで割った値が、5×105
kg/mm3以下であることを特徴とする。
In the second aspect, a value obtained by dividing the Young's modulus of the adhesive by the thickness of the adhesive layer is 5 × 10 5.
It is characterized by being less than kg / mm 3 .

【0016】更に、請求項3では、前記接着剤のヤング
率を前記接着層の厚さで割った値が、3×105kg/
mm3以下であることを特徴とする。
Further, in claim 3, the value obtained by dividing the Young's modulus of the adhesive by the thickness of the adhesive layer is 3 × 10 5 kg /
It is characterized by being less than or equal to mm 3 .

【0017】[0017]

【作用】上記の構成を有する本発明の液滴噴射装置にお
いて、前記ノズルプレートを接着する接着剤のヤング率
を、その接着剤の接着層の厚さで割った値が1×106
kg/mm3以下にすることにより、接着層において所
定の弾性を得ることができ、前記壁の変形によるインク
流路の体積変化が所定の変化量を得る。
In the droplet jetting apparatus of the present invention having the above-mentioned structure, the Young's modulus of the adhesive for adhering the nozzle plate divided by the thickness of the adhesive layer of the adhesive is 1 × 10 6.
By setting the pressure to be not more than kg / mm 3 , a predetermined elasticity can be obtained in the adhesive layer, and a predetermined change amount can be obtained in the volume change of the ink flow path due to the deformation of the wall.

【0018】[0018]

【実施例】以下、図面を用いて本発明を詳細に説明す
る。なお都合上、従来例と同一部位、及び均等部位には
同一符合をつけるとともに、その詳細な説明は省略す
る。
The present invention will be described in detail below with reference to the drawings. For the sake of convenience, the same parts as those of the conventional example and the equivalent parts are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0019】圧電セラミックスプレート2の側壁11の
上面とカバープレート3とを接着する接着剤4について
説明する。上述したように、接着剤4のヤング率が小さ
かったり、接着剤4の接着層が厚かったりして、接着剤
4の接着層の弾性が大きい、つまり剛性が小さいと、図
8に示すように、側壁11が変形する方向と反対方向に
接着剤4が変形するので十分なインク流路12の体積変
化が得らない。
The adhesive 4 for bonding the upper surface of the side wall 11 of the piezoelectric ceramic plate 2 and the cover plate 3 will be described. As described above, if the Young's modulus of the adhesive 4 is small, or the adhesive layer of the adhesive 4 is thick, and the elasticity of the adhesive layer of the adhesive 4 is large, that is, the rigidity is small, as shown in FIG. Since the adhesive 4 is deformed in the direction opposite to the direction in which the side wall 11 is deformed, a sufficient volume change of the ink flow path 12 cannot be obtained.

【0020】そこで、ヤング率(硬化後)の異なるエポ
キシ系の接着剤4を複数用いて、接着層の厚みを変化さ
せて、それぞれについてインクジェットプリンタヘッド
1のインク滴噴射実験を行った。尚、実験に用いた接着
剤4は、硬化後のヤング率が重要であり、他の性質は今
回の実験においては考慮しなくてもよい。その実験の結
果を図1に示す。実験における接着剤4の接着層の厚さ
は顕微鏡で測定した。インクジェットプリンタヘッド1
の評価は、インク滴の噴射速度がインク流路12の体積
変化に比例するので、インク滴の噴射速度を測定して評
価した。
Therefore, the ink droplet ejection experiment of the ink jet printer head 1 was conducted for each of the epoxy adhesives 4 having different Young's moduli (after curing), by changing the thickness of the adhesive layer. The Young's modulus after curing is important for the adhesive 4 used in the experiment, and other properties may not be considered in this experiment. The result of the experiment is shown in FIG. The thickness of the adhesive layer of the adhesive 4 in the experiment was measured with a microscope. Inkjet printer head 1
Since the ejection speed of the ink droplets is proportional to the volume change of the ink flow passage 12, the ejection speed of the ink droplets was measured and evaluated.

【0021】ここで、インク滴の噴射速度とインク噴射
の安定性について、実験による経験に基づいて説明す
る。まず、噴射速度が1m/s未満の場合は、インクが
噴射されない(インク滴が分離されない)か、されたと
しても、ノズル32と用紙との間における空気流等の影
響により所望の位置にインク滴が付着しなく、印字品質
が悪化する。従って、液滴噴射装置を製品化するにあた
っては、噴射速度は少なくとも1m/s以上は必要であ
る。
Here, the ejection speed of ink droplets and the stability of ink ejection will be described based on experimental experience. First, when the ejection speed is less than 1 m / s, the ink is not ejected (ink droplets are not separated), or even if it is ejected, the ink is ejected at a desired position due to the influence of the air flow between the nozzle 32 and the paper. Drops do not adhere and print quality deteriorates. Therefore, in order to commercialize the liquid droplet ejection device, the ejection speed must be at least 1 m / s or more.

【0022】更に、インク噴射速度が液滴噴射装置に与
える影響として、以下のことがあげられる。まず、ノズ
ル形状が不均一であったりノズル付近にゴミやインクが
付着してしまった場合、噴射速度が小さいとインクの直
進性に影響が出る。また、キャリッジ走査型の液滴噴射
装置においては、キャリッジ移動によりノズル32と用
紙との間における空気流が激しくなり、噴射速度が小さ
いとインクの着弾点にずれが生じやすく、更にこのずれ
は、高速印字のためにキャリッジ移動速度を高速化する
場合や、厚紙に印字できるようノズルとプラテンの距離
を大きくする場合に、より顕著に現われる。
Further, the influence of the ink jetting speed on the droplet jetting device is as follows. First, when the nozzle shape is non-uniform or dust or ink adheres to the vicinity of the nozzle, the straightness of the ink is affected if the ejection speed is low. Further, in the carriage scanning type liquid droplet ejecting apparatus, the air flow between the nozzle 32 and the paper becomes strong due to the movement of the carriage, and when the ejection speed is low, the ink landing point is likely to be displaced. This is more prominent when the carriage movement speed is increased for high-speed printing or when the distance between the nozzle and the platen is increased so that printing can be performed on thick paper.

【0023】従って、上記のいくつかの条件を考慮する
場合、安定した噴射を実現するためには、噴射速度は好
ましくは3m/s以上必要であり、噴射速度が5m/s
以上であれば上記のすべての条件を考慮しても、安定し
た噴射を実現することができる。
Therefore, in consideration of some of the above conditions, the injection speed is preferably 3 m / s or more and the injection speed is 5 m / s in order to realize stable injection.
If it is above, even if all the above-mentioned conditions are considered, stable injection can be realized.

【0024】これらのことを踏まえて、図1におけるイ
ンクジェットプリンタヘッド1の評価は、インク滴の噴
射速度を、5m/s以上、3〜5m/s、1〜3m/
s、及び1m/s未満にわけて評価した。
Based on the above, the evaluation of the ink jet printer head 1 in FIG. 1 is performed by setting the ejection speed of ink droplets to 5 m / s or more, 3 to 5 m / s, and 1 to 3 m / s.
s and less than 1 m / s were evaluated.

【0025】図1からわかるように、直線L3の上方領
域ではインク滴の噴射速度が5m/s以上となり、直線
L3とL2の間の領域では噴射速度が3〜5m/s、直
線L2とL1の間の領域ではの噴射速度が1〜3m/
s、直線L1の下方領域では噴射速度が1m/s未満と
なる。ここで、前記直線L1、L2、L3の傾きは、接
着剤4のヤング率を接着剤4の厚さで割った値であり、
この値は順に5×103kg/mm3、5×104kg/
mm3、1.2×105kg/mm3である。従って、接
着剤4のヤング率を接着剤4の厚さで割った値が5×1
3kg/mm3以上、好ましくは5×104kg/mm3
以上、より好ましくは1.2×105kg/mm3以上で
あれば、安定したインク滴の噴射が行える。ここで、上
記の結果から接着層の厚さは、薄いほど剛性が増し好ま
しいが、カバープレート3と側壁11の上面とを完全に
接合させるだけの厚さは必要であり、また接着層を薄く
するための技術的限界も存在する。従って、接着層の厚
さをある程度厚くする場合は、要求される噴射速度に応
じてヤング率の大きい接着剤を用いればよい。
As can be seen from FIG. 1, the ejection speed of the ink droplets is 5 m / s or more in the area above the straight line L3, the ejection speed is 3 to 5 m / s in the area between the straight lines L3 and L2, and the straight lines L2 and L1. The injection speed in the region between 1 to 3 m /
In the region below s and the straight line L1, the injection speed is less than 1 m / s. Here, the inclinations of the straight lines L1, L2, and L3 are values obtained by dividing the Young's modulus of the adhesive 4 by the thickness of the adhesive 4,
This value is 5 × 10 3 kg / mm 3 , 5 × 10 4 kg / mm 3
mm 3 , 1.2 × 10 5 kg / mm 3 . Therefore, the value obtained by dividing the Young's modulus of the adhesive 4 by the thickness of the adhesive 4 is 5 × 1.
0 3 kg / mm 3 or more, preferably 5 × 10 4 kg / mm 3
As described above, more preferably 1.2 × 10 5 kg / mm 3 or more, stable ink droplet ejection can be performed. Here, from the above results, it is preferable that the thickness of the adhesive layer is thinner, because the rigidity is increased, but it is necessary to have a thickness enough to completely bond the cover plate 3 and the upper surface of the side wall 11, and the adhesive layer is thin. There are also technical limits for doing so. Therefore, when the thickness of the adhesive layer is increased to some extent, an adhesive having a large Young's modulus may be used depending on the required jetting speed.

【0026】以上説明したように、圧電セラミックスプ
レート2の側壁11の上面とカバープレート3とを接着
する接着剤4のヤング率を接着剤4の厚さで割った値が
5×103kg/mm3以上、好ましくは5×104kg
/mm3以上、より好ましくは1.2×105kg/mm
3以上となるように接着剤の材質及び厚さを選定すれ
ば、圧電厚みすべり効果による側壁11の変形によっ
て、十分なインク流路12の体積変化が得られ、安定し
たインク滴の噴射が行われる。
As described above, the value obtained by dividing the Young's modulus of the adhesive 4 for bonding the upper surface of the side wall 11 of the piezoelectric ceramic plate 2 and the cover plate 3 by the thickness of the adhesive 4 is 5 × 10 3 kg / mm 3 or more, preferably 5 × 10 4 kg
/ Mm 3 or more, more preferably 1.2 × 10 5 kg / mm
If the material and the thickness of the adhesive are selected so as to be 3 or more, the deformation of the side wall 11 due to the piezoelectric thickness slip effect can sufficiently change the volume of the ink flow path 12, and the stable ink droplet ejection can be performed. Be seen.

【0027】次に、圧電セラミックスプレート2及びカ
バープレート3の端面に、ノズルプレート31を接着す
る接着剤33(図4参照)について説明する。
Next, the adhesive 33 (see FIG. 4) for bonding the nozzle plate 31 to the end faces of the piezoelectric ceramic plate 2 and the cover plate 3 will be described.

【0028】図4に示すように、接着剤33は側壁11
を含む圧電セラミックスプレート2の端面とノズルプレ
ート31との間に形成されており、前記ノズル32が連
通するインク流路12(図6)とノズルプレート31と
の間には接着剤33は形成されていない。一般にノズル
プレート31はノズル32の形成等を考慮して、樹脂ま
たは金属材料が用いられ、セラミックス材料を用いる圧
電セラミックスプレート2とは線膨張係数が異なる。そ
こで、圧電セラミックスプレート2とノズルプレート3
1とを接着する接着剤33は、圧電セラミックスプレー
ト2の線膨張係数とノズルプレート31の線膨張係数と
の差を干渉するために、ある程度の弾性が必要である。
また、接着剤33の弾性が小さい、つまり剛性が大きい
と、側壁11の端面とノズルプレート31とが固定され
て、側壁11の前記圧電厚みすべり効果によるインク流
路12の体積変化が十分に行われず、インク滴の噴射に
影響を及ぼす。
As shown in FIG. 4, the adhesive 33 is attached to the side wall 11
Is formed between the end surface of the piezoelectric ceramics plate 2 including the nozzle plate 31 and the nozzle plate 31, and the adhesive 33 is formed between the ink flow path 12 (FIG. 6) communicating with the nozzle 32 and the nozzle plate 31. Not not. Generally, the nozzle plate 31 is made of a resin or a metal material in consideration of the formation of the nozzles 32, and has a linear expansion coefficient different from that of the piezoelectric ceramic plate 2 made of a ceramic material. Therefore, the piezoelectric ceramic plate 2 and the nozzle plate 3
The adhesive 33 for bonding 1 and 1 needs elasticity to some extent in order to interfere with the difference between the linear expansion coefficient of the piezoelectric ceramic plate 2 and the linear expansion coefficient of the nozzle plate 31.
Further, when the elasticity of the adhesive 33 is small, that is, the rigidity is large, the end face of the side wall 11 and the nozzle plate 31 are fixed, and the volume change of the ink flow path 12 due to the piezoelectric thickness sliding effect of the side wall 11 is sufficiently performed. Without affecting the ejection of ink drops.

【0029】そこで、ヤング率(硬化後)の異なるエポ
キシ系の接着剤33を複数用いて接着層の厚みを変化さ
せて、それぞれについてインクジェットプリンタヘッド
1のインク滴噴射実験を行った。尚、実験に用いた接着
剤33は、硬化後のヤング率が重要であり、他の性質は
今回の実験においては考慮しなくてもよい。また、イン
クジェットプリンタヘッド1の評価はインク滴の噴射速
度を測定して評価した。インク滴の噴射速度は、上述し
た理由から5m/s以上、3〜5m/s、1〜3m/
s、及び1m/s未満にわけて評価した。また、接着剤
33の厚さは、噴射実験後にインクジェットプリンタヘ
ッド1をインク流路12方向に切断して顕微鏡で測定し
た。その実験の結果を図2に示す。
Therefore, the ink droplet ejection experiment of the ink jet printer head 1 was performed for each of the epoxy adhesives 33 having different Young's moduli (after curing) by changing the thickness of the adhesive layer. The Young's modulus after curing of the adhesive 33 used in the experiment is important, and other properties may not be considered in this experiment. The inkjet printer head 1 was evaluated by measuring the ejection speed of ink droplets. The ejection speed of the ink droplets is 5 m / s or more, 3 to 5 m / s, and 1 to 3 m / s for the reason described above.
s and less than 1 m / s were evaluated. The thickness of the adhesive 33 was measured with a microscope after cutting the inkjet printer head 1 in the direction of the ink flow path 12 after the ejection test. The result of the experiment is shown in FIG.

【0030】図2からわかるように、直線M3の下方領
域ではインク滴の噴射速度が5m/s以上となり、直線
M3とM2の間の領域では噴射速度が3〜5m/s、直
線M2とM1の間の領域ではの噴射速度が1〜3m/
s、直線M1の上方領域では噴射速度が1m/s未満と
なる。ここで、前記直線M1、M2、M3の傾きは、接
着剤33のヤング率を接着剤33の厚さで割った値であ
り、この値は順に1×106kg/mm3、5×105
g/mm3、3×105kg/mm3である。従って、接
着剤33のヤング率を接着剤33の厚さで割った値が1
×106kg/mm3以下、好ましくは5×105kg/
mm3以下、より好ましくは3×105kg/mm3以下
であれば、安定したインク滴の噴射が行える。
As can be seen from FIG. 2, the ejection velocity of the ink drop is 5 m / s or more in the region below the straight line M3, the ejection velocity is 3 to 5 m / s in the region between the straight lines M3 and M2, and the straight lines M2 and M1. The injection speed in the region between 1 to 3 m /
In the region above s and the straight line M1, the injection speed is less than 1 m / s. Here, the inclinations of the straight lines M1, M2, M3 are values obtained by dividing the Young's modulus of the adhesive 33 by the thickness of the adhesive 33, and these values are 1 × 10 6 kg / mm 3 , 5 × 10 in order. 5 k
g / mm 3 , 3 × 10 5 kg / mm 3 . Therefore, the value obtained by dividing the Young's modulus of the adhesive 33 by the thickness of the adhesive 33 is 1
× 10 6 kg / mm 3 or less, preferably 5 × 10 5 kg /
If it is less than or equal to mm 3 , and more preferably less than or equal to 3 × 10 5 kg / mm 3 , stable ink droplet ejection can be performed.

【0031】以上説明したように、圧電セラミックスプ
レート2及びカバープレート3の端面に、ノズルプレー
ト31を接着する接着剤33のヤング率を接着剤33の
厚さで割った値が1×106kg/mm3以下、好ましく
は5×105kg/mm3以下、より好ましくは3×10
5kg/mm3以下となるように接着剤の材質及び厚さを
選定すれば、圧電厚みすべり効果による側壁11の変形
によって、十分なインク流路12の体積変化が得られ、
安定したインク滴の噴射が行われる。
As described above, the Young's modulus of the adhesive 33 for bonding the nozzle plate 31 to the end faces of the piezoelectric ceramic plate 2 and the cover plate 3 is 1 × 10 6 kg divided by the thickness of the adhesive 33. / Mm 3 or less, preferably 5 × 10 5 kg / mm 3 or less, more preferably 3 × 10
If the material and the thickness of the adhesive are selected so as to be 5 kg / mm 3 or less, the deformation of the side wall 11 due to the piezoelectric thickness slip effect can sufficiently change the volume of the ink flow path 12.
Stable ejection of ink droplets is performed.

【0032】以上の実験結果に基づいて、本実施例のイ
ンクジェットプリンタヘッド1を作成し、キャリッジ走
査型の液滴噴射装置として印字を試みることにした。
尚、液滴噴射装置の仕様としてキャリッジ移動速度は
0.635m/s、ノズルと用紙の紙面との距離は1.
5mmとした。
Based on the above experimental results, the ink jet printer head 1 of this embodiment was prepared and printing was attempted as a carriage scanning type droplet ejection device.
As the specifications of the droplet ejecting device, the carriage moving speed is 0.635 m / s, and the distance between the nozzle and the paper surface is 1.
It was set to 5 mm.

【0033】ところで、このインクジェットプリンタヘ
ッド1を作成する際に、圧電セラミックスプレート2に
対し、カバープレート3を接着する接着剤4と、ノズル
プレート31を接着する接着剤33の材質や接着工程を
異ならせることは、製造コストや製造時間の浪費につな
がるため、本実施例においては同じ材質の接着剤を用い
同じ接着工程にて接着することにした。従って、接着剤
のヤング率と厚さも等しくなるため、上記の2つの実験
結果をともに満足するようにヤング率と厚さを設定する
必要がある。そして、上記の実験結果から最も好ましい
ヤング率と厚さの関係は、ヤング率を厚さで割った値が
1.2×105kg/mm3以上、3×105kg/mm3
以下である。従って本実施例では、ヤング率が730k
g/mm2の接着剤を用い、接着剤の厚さを3μmとし
た。この場合のヤング率を厚さで割った値は、2.43
×105kg/mm3となるため、両者の条件を満たし得
るものである。
By the way, when the ink jet printer head 1 is manufactured, the material and the bonding process of the adhesive 4 for bonding the cover plate 3 and the adhesive 33 for bonding the nozzle plate 31 to the piezoelectric ceramic plate 2 are different. Since this leads to waste of manufacturing cost and manufacturing time, in the present embodiment, the adhesives made of the same material are used for the same bonding step. Therefore, since the Young's modulus and the thickness of the adhesive become equal, it is necessary to set the Young's modulus and the thickness so as to satisfy both the above two experimental results. From the above experimental results, the most preferable relation between Young's modulus and thickness is that the value obtained by dividing Young's modulus by thickness is 1.2 × 10 5 kg / mm 3 or more, 3 × 10 5 kg / mm 3
It is the following. Therefore, in this embodiment, the Young's modulus is 730 k.
An adhesive of g / mm 2 was used, and the thickness of the adhesive was 3 μm. The value obtained by dividing the Young's modulus in this case by the thickness is 2.43.
Since it is × 10 5 kg / mm 3 , both conditions can be satisfied.

【0034】このようにして作成されたインクジェット
プリンタヘッド1により、液滴噴射装置として印字させ
た場合の印字サンプルを、インクの着弾点のずれを中心
に評価した結果、ほとんどずれの無い良好な印字が行わ
れたことが確認できた。
The ink jet printer head 1 thus produced evaluated a print sample when printed as a droplet ejecting device, focusing on the deviation of the ink landing point, and as a result, good printing with almost no deviation. It was confirmed that was done.

【0035】尚、本実施例では、エポキシ系の接着剤を
用いたが、アクリル系、フェノール系等の接着剤を用い
てもよい。
In this embodiment, the epoxy adhesive is used, but an acrylic adhesive, a phenol adhesive or the like may be used.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の液滴噴射装置では、インク流路を形成する流路部
材の端部と、ノズルプレートとを接着する接着剤のヤン
グ率を、その接着剤の接着層の厚さで割った値が1×1
6kg/mm3以下であるので、インク流路の壁の変形
によりインク流路の十分な容積変化が得られ、安定した
インクの噴射が行うことができる。
As is apparent from the above description, in the droplet ejecting apparatus of the present invention, the Young's modulus of the adhesive agent for adhering the end portion of the flow path member forming the ink flow path and the nozzle plate The value divided by the thickness of the adhesive layer of the adhesive is 1 x 1
Since it is 0 6 kg / mm 3 or less, a sufficient volume change of the ink flow path can be obtained by the deformation of the wall of the ink flow path, and stable ink ejection can be performed.

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

【図1】本発明の一実施例における圧電セラミックスプ
レートとカバープレートとを接着する接着剤のヤング率
と接着層の厚さとの関係を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing a relationship between a Young's modulus of an adhesive agent for adhering a piezoelectric ceramic plate and a cover plate and a thickness of an adhesive layer in an example of the present invention.

【図2】前記実施例における圧電セラミックスプレート
とノズルプレートとを接着する接着剤のヤング率と接着
層の厚さとの関係を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the Young's modulus of the adhesive agent for adhering the piezoelectric ceramic plate and the nozzle plate and the thickness of the adhesive layer in the example.

【図3】前記実施例及び従来技術のインクジェットプリ
ンタヘッドの構成を示す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of the inkjet printer head according to the embodiment and the related art.

【図4】前記実施例及び従来技術のインクジェットプリ
ンタヘッドをインク流路の流路方向に切断した断面図で
ある。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the ink jet printer head according to the above-described embodiment and the related art, taken along a flow path of an ink flow path.

【図5】前記実施例及び従来技術のインクジェットプリ
ンタヘッドの制御部を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a control unit of the inkjet printer head according to the embodiment and the prior art.

【図6】前記実施例及び従来技術のインクジェットプリ
ンタヘッドの構成を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of the inkjet printer head according to the embodiment and the related art.

【図7】前記実施例及び従来技術のインクジェットプリ
ンタヘッドの作動状態を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an operating state of the inkjet printer head according to the embodiment and the related art.

【図8】インクジェットプリンタヘッドの側壁とカバー
プレートとの接着層の弾性が大きい場合における側壁の
圧電厚みすべり効果時の接着層の状態を示す説明図であ
る。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a state of an adhesive layer at the time of a piezoelectric thickness slip effect of the side wall when the elasticity of the adhesive layer between the side wall of the inkjet printer head and the cover plate is large.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 圧電セラミックスプレート 11 側壁 12 インク流路 31 ノズルプレート 33 接着剤 2 Piezoelectric ceramic plate 11 Side wall 12 Ink flow path 31 Nozzle plate 33 Adhesive

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C09J 9/00 JAP 7415−4J ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location C09J 9/00 JAP 7415-4J

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 端部が開放されたインク流路を形成した
流路部材と、前記流路部材の端部に接着剤により接着さ
れ、前記インク流路と連通するようにノズルが形成され
たノズルプレートとを有し、前記インク流路の壁の変形
により前記インク流路の容積を変化させ、そのインク流
路内に充填されたインクを噴射する液滴噴射装置におい
て、 前記ノズルプレートを接着する接着剤のヤング率を、そ
の接着剤の接着層の厚さで割った値が、1×106kg
/mm3以下であることを特徴とする液滴噴射装置。
1. A flow path member having an ink flow path having an open end, and a nozzle formed so as to communicate with the ink flow path by being bonded to an end of the flow path member with an adhesive. A droplet ejecting apparatus that has a nozzle plate, changes the volume of the ink flow path by deformation of the wall of the ink flow path, and ejects the ink filled in the ink flow path. The value obtained by dividing the Young's modulus of the adhesive to be divided by the thickness of the adhesive layer of the adhesive is 1 × 10 6 kg.
/ Mm 3 or less, a droplet ejecting device.
【請求項2】 前記接着剤のヤング率を前記接着層の厚
さで割った値が、5×105kg/mm3以下であること
を特徴とする請求項1記載の液滴噴射装置。
2. The liquid droplet ejecting apparatus according to claim 1, wherein a value obtained by dividing Young's modulus of the adhesive by the thickness of the adhesive layer is 5 × 10 5 kg / mm 3 or less.
【請求項3】 前記接着剤のヤング率を前記接着層の厚
さで割った値が、3×105kg/mm3以下であること
を特徴とする請求項2記載の液滴噴射装置。
3. The liquid droplet ejecting apparatus according to claim 2, wherein a value obtained by dividing the Young's modulus of the adhesive by the thickness of the adhesive layer is 3 × 10 5 kg / mm 3 or less.
JP30252693A 1993-02-25 1993-12-02 Droplet ejector Expired - Lifetime JP3424690B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30252693A JP3424690B2 (en) 1993-02-25 1993-12-02 Droplet ejector

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3631293 1993-02-25
JP5-36312 1993-02-25
JP30252693A JP3424690B2 (en) 1993-02-25 1993-12-02 Droplet ejector

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06305156A true JPH06305156A (en) 1994-11-01
JP3424690B2 JP3424690B2 (en) 2003-07-07

Family

ID=26375352

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP30252693A Expired - Lifetime JP3424690B2 (en) 1993-02-25 1993-12-02 Droplet ejector

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3424690B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JP3424690B2 (en) 2003-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6712456B2 (en) Ink-jet recording head, manufacturing method of the same and ink-jet recording apparatus
JP3024466B2 (en) Droplet ejector
JP3144115B2 (en) Ink jet device
JP3052692B2 (en) Print head and method of manufacturing the same
JP3424690B2 (en) Droplet ejector
JPH06246916A (en) Ink jet device
JPH0957964A (en) Ink jet head
JPH06218918A (en) Liquid drop jetting device
JPS5836459A (en) Manufacture of liquid drops injecting device
JP3767172B2 (en) Inkjet head
JPH07137253A (en) Ink jet head
JPH06344563A (en) Ink jet head
JPH06246918A (en) Ink jet device
JPH07117229A (en) Ink jet head
JP3099514B2 (en) Inkjet head
JPH06226973A (en) Ink jet apparatus
JP2001277504A (en) Ink jet head and method for manufacturing the same
JPH06246917A (en) Ink jet device
JPH02297445A (en) Ink discharger of ink jet printer
JPH06226972A (en) Ink jet apparatus
JPH06246919A (en) Ink jet device
JPH08192515A (en) Ink jet device
JPH06218934A (en) Method of manufacturing droplet injection device and the device
JPH06226974A (en) Ink jet apparatus
JPH06226969A (en) Ink jetting device

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080502

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090502

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090502

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100502

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110502

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 9

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120502

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120502

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130502

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 10

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130502

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140502

Year of fee payment: 11

EXPY Cancellation because of completion of term