JPH0825624A - Ink jet head - Google Patents

Ink jet head

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JPH0825624A
JPH0825624A JP15834794A JP15834794A JPH0825624A JP H0825624 A JPH0825624 A JP H0825624A JP 15834794 A JP15834794 A JP 15834794A JP 15834794 A JP15834794 A JP 15834794A JP H0825624 A JPH0825624 A JP H0825624A
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JP
Japan
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layer portion
piezoelectric element
piezoelectric elements
pressure plate
liquid chamber
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JP15834794A
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Takesada Hirose
武貞 広瀬
Masanori Horiie
正紀 堀家
Shuzo Matsumoto
修三 松本
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To print image of high quality which is high in density and stable. CONSTITUTION:A pressure plate 5 comprises a thickest layer part 6 to be connected to a piezoelectric element 12b, a thin layer part 8 provided at the outside of the thickest layer part 6, and a thick layer part 7 provided at the outside of the thin layer part 8. When the piezoelectric element is driven, the thickest layer part 6 drives the thin layer part 8 so as to change a volume of a liquid chamber 4. As the outside of the thin layer part 8 is being the thick layer part, even when the piezoelectric element, for example, the piezoelectric element 12b is driven, a free end of the upper face of the piezoelectric element 12b does not come into contact with the thick layer part 7, so that a pitch L between the piezoelectric elements can be highly dense to be contracted up to a position where the piezoelectric element 12b and the thick layer part 7 overlap.

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、インクジェットヘッド
に関し、より詳細には、オンデマンド型のインクジェッ
ト記録装置のアクチュエータとして圧電素子を用いたイ
ンクジェットヘッドにおいて、ノズルに連通した液室
に、アクチュエータによる変位を受けて体積変化を与え
る加圧板の形状に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet head, and more particularly, to an ink jet head using a piezoelectric element as an actuator of an on-demand type ink jet recording apparatus, in which the actuator moves a liquid chamber communicating with a nozzle. The present invention relates to the shape of a pressure plate that receives a volume change.

【0002】[0002]

【従来の技術】ノンインパクト記録方法の1つであるイ
ンクジェット記録方法は、インク液室内のインクを急激
に加圧して吐出口(ノズル)よりインク滴を記録紙に向
けて噴させ、このインク滴により記録紙上に印写するも
のであり、インク加圧手段として発熱抵抗体を利用する
もの、圧電素子を利用するものなど、種々の方式のもの
が提案されている。しかも、このインクジェット記録方
式は、記録時の騒音が原理的に発生しないこと、また、
プロセスが非常にシンプルであるため、小型・高信頼性
・高耐久性達成が容易であること等、多くの特徴がある
ため、極めて有力な記録方法とされている。
2. Description of the Related Art An ink jet recording method, which is one of non-impact recording methods, abruptly pressurizes ink in an ink liquid chamber to eject ink droplets from a discharge port (nozzle) toward a recording paper, Various types of methods have been proposed, such as a method of using a heat generating resistor as an ink pressurizing means, a method of using a piezoelectric element, etc. Moreover, this ink jet recording method does not generate noise during recording in principle.
Since the process is very simple and has many features such as small size, high reliability, and easy achievement of durability, it is an extremely effective recording method.

【0003】アクチュエータとして圧電素子を用いたオ
ンデマンド型のインクジェットヘッドは、例えば、PZ
T(ジルコン酸チタン酸鉛)等の板状の圧電素子と電極
材料とを交互に積層した積層構造の圧電素子をアクチュ
エータとしたものである。アクチュエータの圧電変位の
変位方向は、圧電素子に印加される電圧が、分極方向で
あるか分極と逆方向であるかに従って定められ、印加電
圧が分極方向と同一である場合は、圧電定数をd33とし
て印加電圧に比例して伸びる圧電変位が発生し、逆方向
の場合は、圧電定数をd31として印加電圧に比例して印
加電圧と直角方向に伸びる圧電変位が発生する。
An on-demand type ink jet head using a piezoelectric element as an actuator is, for example, PZ.
An actuator is a piezoelectric element having a laminated structure in which plate-shaped piezoelectric elements such as T (lead zirconate titanate) and electrode materials are alternately laminated. The displacement direction of the piezoelectric displacement of the actuator is determined according to whether the voltage applied to the piezoelectric element is the polarization direction or the direction opposite to the polarization. When the applied voltage is the same as the polarization direction, the piezoelectric constant is set to d. As 33 , a piezoelectric displacement that extends in proportion to the applied voltage occurs, and in the opposite direction, a piezoelectric displacement that extends in a direction perpendicular to the applied voltage occurs in proportion to the applied voltage with the piezoelectric constant d 31 .

【0004】このようなアクチュエータの圧電変位は、
加圧板を変位させ、変位した加圧板を介して液室に体積
変化を与えて液室に連通するノズルよりインクを吐出さ
せる。
The piezoelectric displacement of such an actuator is
The pressure plate is displaced, the volume of the liquid chamber is changed through the displaced pressure plate, and ink is ejected from a nozzle communicating with the liquid chamber.

【0005】従来の加圧板には、液室と対応した位置
に、圧電素子と接触する液室よりも小さい島状の凸起を
加圧板に配設し、この凸起を介して液室に体積変化を与
える方式のものと、図5に示すように、一定厚さの加圧
板に対して液室に接する部分の厚さが、圧電素子と接触
する部分を残して薄層となるようにした方式のものがあ
る。
In the conventional pressure plate, an island-shaped protrusion smaller than the liquid chamber contacting the piezoelectric element is arranged on the pressure plate at a position corresponding to the liquid chamber, and the protrusion is connected to the liquid chamber through the protrusion. As shown in FIG. 5, the method of giving a volume change is such that the thickness of the portion in contact with the liquid chamber with respect to the pressure plate having a constant thickness becomes a thin layer except for the portion in contact with the piezoelectric element. There is a system that did.

【0006】図5は、従来のオンデマンド型のインクジ
ェットヘッドの一例の要部断面図を示す図で、列状に配
設された圧電素子40a,40b…に対し、直角方向か
らみた断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing an essential part of an example of a conventional on-demand type ink jet head, and is a sectional view as seen from a direction perpendicular to piezoelectric elements 40a, 40b ... Arranged in rows. is there.

【0007】インクジェットヘッド30は、ノズル32
を有するノズル板31と、このノズル板31と接合さ
れ、該ノズル板3のノズル32に連通する液室34を有
する液室板33と、液室板33と接合され、同一厚さ
(L1)の厚層部36,37と厚さ(L3)の薄層部38
とで構成された加圧板35とからなる液室ユニットと、
基板39に固着された圧電素子40a,40b…をアク
チュエータとするアクチュエータユニットとからなり、
液室ユニットIとアクチュエータユニットIIとは圧電素
子40a,40b…と各々対応する厚層部36とが接触
するように接合されている。
The ink jet head 30 has a nozzle 32.
And a liquid chamber plate 33 that is joined to the nozzle plate 31 and has a liquid chamber 34 that communicates with the nozzle 32 of the nozzle plate 3, and is joined to the liquid chamber plate 33 and has the same thickness (L 1 ) Thick layer portions 36 and 37 and a thin layer portion 38 having a thickness (L 3 )
A liquid chamber unit including a pressure plate 35 constituted by
An actuator unit having piezoelectric elements 40a, 40b ...
The liquid chamber unit I and the actuator unit II are joined so that the piezoelectric elements 40a, 40b ... And the corresponding thick layer portions 36 are in contact with each other.

【0008】薄層部38は、液室34に対応する面積を
もつ薄板であり、中央に圧電素子40a,40b…と接
触する厚層部36を有している。厚層部36は、圧電素
子40a,…を駆動したとき、圧電素子40a,…の圧
電変位を薄層部38に伝えて液室34に体積変化を与
え、ノズル32よりインクを噴射させる。
The thin layer portion 38 is a thin plate having an area corresponding to the liquid chamber 34, and has a thick layer portion 36 in contact with the piezoelectric elements 40a, 40b ... In the center. When the piezoelectric elements 40a, ... Are driven, the thick layer portion 36 transmits the piezoelectric displacement of the piezoelectric elements 40a, ... To the thin layer portion 38 to change the volume of the liquid chamber 34 and eject ink from the nozzle 32.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】図5に示した従来のイ
ンクジェットヘッド30の加圧板35は、液室34の幅
に対応した幅の薄層部38と、同一厚みの厚層部36,
37とからなる二層の厚みをもって構成されているの
で、圧電素子40a,40b…の幅を一定としたときの
圧電素子40a,40b…の間隔は、厚層部37の幅に
より制限され、圧電素子40a,40b…の間隔を小さ
くして分解能を高くすることができなかった。
The pressure plate 35 of the conventional ink jet head 30 shown in FIG. 5 has a thin layer portion 38 having a width corresponding to the width of the liquid chamber 34 and a thick layer portion 36 having the same thickness.
Since the two piezoelectric elements 40a, 40b ... Are made to have a constant width, the distance between the piezoelectric elements 40a, 40b ... Is limited by the width of the thick layer portion 37. It was not possible to increase the resolution by reducing the distance between the elements 40a, 40b ...

【0010】また、分解能を高くするため、圧電素子4
0a,40bの間隔を縮めて厚層部37の幅を小さくす
ると、薄層部38の変位が隣接する薄層部38に影響を
与えるいわゆるノズル間干渉が生ずるので、厚層部37
の幅を小さくするのには、限界があった。
Further, in order to increase the resolution, the piezoelectric element 4
If the width of the thick layer portion 37 is reduced by shortening the interval between 0a and 40b, displacement of the thin layer portion 38 causes so-called nozzle interference that affects the adjacent thin layer portions 38.
There was a limit to reducing the width of.

【0011】本発明は、上述の課題に鑑みなされたもの
で、インクジェットヘッドのノズル間に生ずる干渉を取
り除き、高剛性をもってインク噴出の効率を高め、安定
して高分解能をもったオンデマンド型のインクジェット
ヘッドを提供することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and eliminates interference generated between nozzles of an ink jet head, enhances ink ejection efficiency with high rigidity, and is an on-demand type having stable and high resolution. It is an object to provide an inkjet head.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、(1)複数のノズルを有するノズル板
と、前記ノズルの各々に対応し、かつ該ノズルに連通す
る複数の液室を有する液室板と、前記液室に容積変化を
与える加圧板と、前記液室に対応して配列された圧電素
子を有し、該圧電素子の駆動により前記加圧板に変位を
与えるアクチュエータユニットからなるインクジェット
ヘッドにおいて、前記加圧板は、前記液室の各々に対応
して配列され、前記圧電素子の変形に応動して該液室に
容積変化を与える薄層部と、該薄層部外周に配設された
厚層部と、前記圧電素子に接合され、前記薄層部の中央
部に配設された最厚層部からなること、更には、(2)
前記加圧板の厚層部と最厚層部との厚みの差を、前記圧
電素子の変形量よりも大きくしたこと、更には、(3)
前記アクチュエータユニットを、基板と、該基板に固着
された前記複数の圧電素子と、該複数の圧電素子を囲む
枠体であって前記基板に固着されたケースとで構成し、
該アクチュエータユニットの前記ケースに接合される前
記加圧板の外周部の厚さを前記最厚層部の厚さとしたこ
と、更には、(4)前記アクチュエータの両端部に配列
された圧電素子を圧電駆動されない非駆動柱とし、該非
駆動柱を前記加圧板の外周部に接合したこと、更には、
(5)前記アクチュエータユニットに配列された圧電素
子の配列方向に対し、前記ノズルと液室および加圧板加
圧部とを、千鳥配列された構造としたことを特徴とする
ものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides (1) a nozzle plate having a plurality of nozzles, and a plurality of liquids corresponding to each of the nozzles and communicating with the nozzles. An actuator that has a liquid chamber plate having a chamber, a pressure plate that changes the volume of the liquid chamber, and piezoelectric elements arranged corresponding to the liquid chamber, and that displaces the pressure plate by driving the piezoelectric element. In an inkjet head including a unit, the pressure plate is arranged corresponding to each of the liquid chambers, and a thin layer portion that changes the volume of the liquid chamber in response to the deformation of the piezoelectric element, and the thin layer portion. A thick layer portion disposed on the outer periphery and a thickest layer portion bonded to the piezoelectric element and disposed in the central portion of the thin layer portion; and (2)
The thickness difference between the thick layer portion and the thickest layer portion of the pressure plate is made larger than the deformation amount of the piezoelectric element, and further, (3)
The actuator unit is composed of a substrate, the plurality of piezoelectric elements fixed to the substrate, and a case that is a frame surrounding the plurality of piezoelectric elements and fixed to the substrate,
The thickness of the outer peripheral portion of the pressure plate joined to the case of the actuator unit is set to the thickness of the thickest layer portion, and (4) the piezoelectric elements arranged at both ends of the actuator are piezoelectric. A non-driven column that is not driven, and the non-driven column is joined to the outer peripheral portion of the pressure plate;
(5) The nozzle, the liquid chamber, and the pressure plate pressing unit are arranged in a staggered arrangement in the arrangement direction of the piezoelectric elements arranged in the actuator unit.

【0013】[0013]

【作用】圧電素子をアクチュエータとするオンデマンド
型のインクジェットヘッドの加圧板を、厚みの異なる最
厚層部と薄膜部と厚層部の三層構造としたもので、圧電
素子と接触してその周囲の薄層部に圧電変位を与える部
分を最厚層部として、薄層部の周囲の厚層部に圧電素子
の自由端が接することがないようにした。この結果、圧
電素子間のピッチを小さくしてノズル間隔を縮め、印字
の分解能を高めるとともに、組立構造上剛性を高めてイ
ンク噴射効率を高め、安定して高分解能の印字を可能と
する。
The pressure plate of an on-demand type ink jet head using a piezoelectric element as an actuator has a three-layer structure of a thickest layer portion, a thin film portion and a thick layer portion having different thicknesses. The portion that gives the piezoelectric displacement to the surrounding thin layer portion is set as the thickest layer portion so that the free end of the piezoelectric element does not contact the thick layer portion around the thin layer portion. As a result, the pitch between the piezoelectric elements can be reduced to reduce the nozzle spacing to improve the printing resolution, and the rigidity of the assembly structure can be increased to increase the ink ejection efficiency, enabling stable high-resolution printing.

【0014】[0014]

【実施例】【Example】

実施例1(請求項1に対応) 図1は、実施例1のインクジェットヘッドを説明するた
めの部分斜視断面図であり、図中、1はノズル板、2は
ノズル、3は液室板、4は液室、5は加圧板、6は最厚
層部、7は厚層部、8は薄層部、Iは液室ユニット、II
はアクチュエータユニット、10は基板、11はケース
(フレーム)、12a,12b,12c…は積層圧電素
子である。
Example 1 (corresponding to claim 1) FIG. 1 is a partial perspective sectional view for explaining an inkjet head of Example 1, in which 1 is a nozzle plate, 2 is a nozzle, 3 is a liquid chamber plate, 4 is a liquid chamber, 5 is a pressure plate, 6 is the thickest layer portion, 7 is a thick layer portion, 8 is a thin layer portion, I is a liquid chamber unit, II
Is an actuator unit, 10 is a substrate, 11 is a case (frame), and 12a, 12b, 12c ... Are laminated piezoelectric elements.

【0015】図1に示したオンデマンド型のインクジェ
ットヘッドは、ノズル板1と液室板3および加圧板5と
を一体に接合した液室ユニットIと、複数の圧電素子を
所定間隔Lで基板10に取り付け、これら圧電素子12
a,12b…を囲む枠体のケース11を有するアクチュ
エータユニットIIとからなっている。
In the on-demand type ink jet head shown in FIG. 1, a liquid chamber unit I in which a nozzle plate 1, a liquid chamber plate 3 and a pressure plate 5 are integrally bonded, and a plurality of piezoelectric elements are arranged at predetermined intervals L on a substrate. 10 and these piezoelectric elements 12
The actuator unit II includes a frame-shaped case 11 surrounding a, 12b, ...

【0016】ノズル板1には、間隔Lで穿設されたノズ
ル2が複数配設され、液室板3には、間隔L毎にノズル
2に連通する液室4が穿設されている。加圧板5は、液
室板3との接合面は平面であるが、非接合面には、ノズ
ル2と液室4との中心を結ぶY−Y線上に最厚層部6
が、最厚層部6の隣接部には、液室4の幅と略等しい幅
の薄層部8が設けられ、更に、薄層部8の外側には、最
厚層部よりも薄く、薄層部8よりも厚い厚層部7が設け
られて三層構造となっている。
The nozzle plate 1 is provided with a plurality of nozzles 2 formed at intervals L, and the liquid chamber plate 3 is formed at each interval L with liquid chambers 4 communicating with the nozzles 2. The pressurizing plate 5 has a flat joint surface with the liquid chamber plate 3, but has the thickest layer portion 6 on the non-joint surface on the YY line connecting the centers of the nozzle 2 and the liquid chamber 4.
However, a thin layer portion 8 having a width substantially equal to the width of the liquid chamber 4 is provided adjacent to the thickest layer portion 6, and further outside the thin layer portion 8 is thinner than the thickest layer portion. A thick layer portion 7 thicker than the thin layer portion 8 is provided to form a three-layer structure.

【0017】図2,図3は、図1のアクチュエータユニ
ットの詳細を説明するための図で、図2は圧電素子の分
極方向がd33のアクチュエータユニット、図3は圧電
素子の分極方向がd31のアクチュエータであり、図
中、13は基板共通電極、14は基板個別電極、15,
16はPZT端面電極、17は導電性ペースト、12
a,12b,…12nおよび18a,18b,…,18
nは圧電素子であり、図1と同様の作用を有する部分に
は、図1と同じ参照番号を付してある。なお、図2,3
には、煩雑を避けるため、ケース11の図示を省いてあ
る。
2 and 3 are views for explaining the details of the actuator unit in FIG. 1. FIG. 2 is an actuator unit in which the polarization direction of the piezoelectric element is d33, and FIG. 3 is in which the polarization direction of the piezoelectric element is d31. In the figure, 13 is a substrate common electrode, 14 is a substrate individual electrode, 15,
16 is a PZT end face electrode, 17 is a conductive paste, 12
a, 12b, ... 12n and 18a, 18b ,.
Reference numeral n denotes a piezoelectric element, and portions having the same functions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. In addition,
In order to avoid complication, the illustration of the case 11 is omitted.

【0018】図2に示したアクチュエータユニットは、
基板9上に固着され、圧電変位がd33方向である積層さ
れた圧電素子12a,12b,…,12nからなるアク
チュエータを有している。圧電素子12a,12b,
…,12nが配列された配列方向の側端面には、PZT
端面電極15とPZT端面電極16とがパターン形成さ
れており、各々のPZT端面電極15,16には積層さ
れた個別素子に配設された電極が交互に接続されてい
る。
The actuator unit shown in FIG.
It has an actuator composed of stacked piezoelectric elements 12a, 12b, ..., 12n fixed on the substrate 9 and having a piezoelectric displacement in the direction d 33 . Piezoelectric elements 12a, 12b,
.., 12n are arranged on the side end face in the arrangement direction, PZT
The end surface electrode 15 and the PZT end surface electrode 16 are formed in a pattern, and the electrodes arranged in the stacked individual elements are alternately connected to the respective PZT end surface electrodes 15 and 16.

【0019】基板10は矩形状で、長さ方向の上面には
中央部10aで分離された共通電極13aを有する基板
共通電極13と基板個別電極14がパターン形成され、
基板共通電極13とPZT端面電極16、および、基板
個別電極14とPZT端面電極15とが、導電性ペース
ト17で接合されている。
The substrate 10 has a rectangular shape, and a substrate common electrode 13 having a common electrode 13a separated by a central portion 10a and a substrate individual electrode 14 are patterned on the upper surface in the longitudinal direction.
The substrate common electrode 13 and the PZT end face electrode 16 and the substrate individual electrode 14 and the PZT end face electrode 15 are joined with a conductive paste 17.

【0020】基板個別電極14は、基板10上に、溝1
0bにより分離され、該溝10bを介して各々の圧電素
子12a,12b,…,12nが配設され、個々の圧電素
子が独立して駆動されて積層方向(矢印F)に圧電変位
を生じるようになっている。
The substrate individual electrode 14 is formed on the substrate 10 by the groove 1
, 0n, and each piezoelectric element 12a, 12b, ..., 12n is disposed through the groove 10b so that each piezoelectric element is independently driven to cause piezoelectric displacement in the stacking direction (arrow F). It has become.

【0021】図3のアクチュエータユニットは、図2に
示したアクチュエータユニットと同様に、基板10上に
圧電素子18a,18b,…,18nが固着された構造
のものであるが、圧電素子18a,18b,…,18n
は、圧電変位がd31方向である。このため、素子の変位
方向は図3の場合と同様、矢印Fで示した方向で基板1
0の面と直角な方向となっている。
Like the actuator unit shown in FIG. 2, the actuator unit shown in FIG. 3 has a structure in which the piezoelectric elements 18a, 18b, ..., 18n are fixed on the substrate 10, but the piezoelectric elements 18a, 18b. , ..., 18n
Indicates that the piezoelectric displacement is in the d 31 direction. Therefore, the element is displaced in the direction indicated by arrow F as in the case of FIG.
The direction is perpendicular to the 0 plane.

【0022】図1において、ノズル板1と液室板3およ
び加圧板5とからなる液室ユニットIと、アクチュエー
タユニットIIとは、圧電素子12a,12b,…を取り
囲むように基板10上に固着されたケース11により接
合されている。
In FIG. 1, a liquid chamber unit I including a nozzle plate 1, a liquid chamber plate 3 and a pressure plate 5 and an actuator unit II are fixed on a substrate 10 so as to surround the piezoelectric elements 12a, 12b, .... The case 11 is joined together.

【0023】図1に示したインクジェットヘッドは、駆
動時、例えば、圧電素子12bに電圧が印加されると、
圧電素子12bには伸びる方向の圧電変位が生じ、これ
に従って最厚層部6が上方に押される。薄層部8は、最
層部6の押し上げにより変形し、液室4の体積変化を生
じさせる。この容積変化により液室4内のインクがノズ
ル2より飛び出し、インク滴となり記録紙上に乗り、印
字記録が行われる。なお、液室4には共通液室(図示せ
ず)からインクが供給される。
When the ink jet head shown in FIG. 1 is driven, for example, when a voltage is applied to the piezoelectric element 12b,
Piezoelectric displacement occurs in the piezoelectric element 12b in the extending direction, and the thickest layer portion 6 is pushed upward accordingly. The thin layer portion 8 is deformed by pushing up the outermost layer portion 6 and causes a change in volume of the liquid chamber 4. Due to this volume change, the ink in the liquid chamber 4 jumps out of the nozzle 2 and becomes an ink droplet, which rides on the recording paper and printing is performed. Ink is supplied to the liquid chamber 4 from a common liquid chamber (not shown).

【0024】上述のように、加圧板5に、最厚層部6
と、最厚層部6に隣接した周囲に薄層部8を設け、更
に、薄層部8の外部に厚層部7を設けた三層構造とした
ので、圧電素子12bの自由端は、厚層部7と接触する
ことはなく、その分、圧電素子12bと12cの間隔を
小さくすることが可能となり、高分解能の記録が可能と
なり、しかも隣接する液室4との間には、厚層部7が設
けられているので、ノズル間の干渉がなく、高画質の印
字が可能となる。
As described above, the thickest layer portion 6 is formed on the pressure plate 5.
Since the thin layer portion 8 is provided around the thickest layer portion 6 and the thick layer portion 7 is provided outside the thin layer portion 8, the piezoelectric element 12b has a free end There is no contact with the thick layer portion 7, and the distance between the piezoelectric elements 12b and 12c can be reduced by that amount, high-resolution recording is possible, and the thickness between the adjacent liquid chambers 4 is increased. Since the layer portion 7 is provided, there is no interference between nozzles and high quality printing is possible.

【0025】しかし、最厚層部6と厚層部7との厚みの
差よりも圧電変形量の方が大きいと、圧電素子12b,
12cを駆動したとき圧電素子12b,12c,…端面
と厚層部7とが接触する干渉が生ずるので、圧電素子1
2b,12c,…と厚層部7とをオーバーラップする程
度まで圧電素子12b,12c,…の配列の間隔を小さ
くすることができず、高密度に限界が生ずる。
However, if the piezoelectric deformation amount is larger than the difference in thickness between the thickest layer portion 6 and the thickest layer portion 7, the piezoelectric elements 12b,
When driving 12c, the piezoelectric elements 12b, 12c ,.
It is not possible to reduce the arrangement interval of the piezoelectric elements 12b, 12c, ... To the extent that the thick layers 7 are overlapped with 2b, 12c ,.

【0026】実施例2(請求項2に対応) 上述の干渉は、最厚層部6と厚層部7との厚みの差を圧
電素子12b,12c…の駆動時における変形量よりも
大きくすることで、解決することができる。
Embodiment 2 (corresponding to claim 2) The above interference makes the difference in thickness between the thickest layer portion 6 and the thickest layer portion 7 larger than the amount of deformation of the piezoelectric elements 12b, 12c, ... It can be solved.

【0027】この結果、圧電素子12b,12c,…と
間の間隔を、圧電素子12b,12c,…と隣接する電
層部7とがオーバーラップする程度に小さくすることが
可能となり、インクジェットヘッドを高密度化すること
ができる。
As a result, the distance between the piezoelectric elements 12b, 12c, ... Can be reduced to such an extent that the piezoelectric elements 12b, 12c ,. It is possible to increase the density.

【0028】インクジェットヘッドを高密度化してイン
ク噴射の効率を高め、安定した高画質が得られるように
するためには、インクジェットヘッドの剛性を高くする
必要があり、剛性が低いと、加圧板4の薄層部8以外の
部分が変形し、インク噴射効率を高めることができず安
定した高画質が得られなくなる。
In order to increase the density of the ink jet head to improve the efficiency of ink ejection and to obtain stable high image quality, it is necessary to increase the rigidity of the ink jet head. The portions other than the thin layer portion 8 are deformed, and the ink ejection efficiency cannot be increased, so that stable high image quality cannot be obtained.

【0029】実施例3(請求項3に対応) インクジェットヘッドの剛性を高くするための一つの手
段は、ケース11と接合される加圧板5の外周部を最厚
層部6とすることにより、ケース11と加圧板5とが高
剛性で接合され、この結果、、インクジェットヘッド全
体の剛性が高くなる。
Example 3 (corresponding to claim 3) One means for increasing the rigidity of the ink jet head is to make the outermost part of the pressure plate 5 joined to the case 11 the thickest layer part 6. The case 11 and the pressure plate 5 are joined with high rigidity, and as a result, the rigidity of the entire inkjet head is increased.

【0030】実施例4(請求項4に対応) インクジェットヘッドの剛性を高くするための他の手段
は、アクチュエータユニットのケース11に近接した両
端部の圧電素子、例えば、図1において、圧電素子12
aを非駆動の圧電素子として単なる非駆動柱とし、ケー
ス11と圧電素子12aとを加圧板5外周部の最厚層部
6で接合させることである。
Embodiment 4 (corresponding to claim 4) Another means for increasing the rigidity of the ink jet head is a piezoelectric element at both ends close to the case 11 of the actuator unit, for example, the piezoelectric element 12 in FIG.
a is a non-driving piezoelectric element and is simply a non-driving column, and the case 11 and the piezoelectric element 12a are joined at the thickest layer portion 6 on the outer peripheral portion of the pressure plate 5.

【0031】このように、ケース11と、非駆動の圧電
素子12aとが加圧板5の外周の最厚層部6で接合され
ることにより、加圧板5の剛性はより高くなり、変形す
るのを防止することができるのでインク噴射効率が高
く、安定した高画質の印字が可能となる。
As described above, by joining the case 11 and the non-driving piezoelectric element 12a at the thickest layer portion 6 on the outer periphery of the pressure plate 5, the pressure plate 5 has higher rigidity and is deformed. Therefore, the ink ejection efficiency is high, and stable high-quality printing can be performed.

【0032】インクジェットヘッドを高密度化するため
に、隣接する液室4との間隔を小さくすると、圧電素子
12の駆動により隣接する液室4に影響を及ぼす干渉が
生ずるので、隣接する液室4間の間隔の限界があり、従
って高密度にするための限界がある。実施例5は、高密
度の限界を高くするためになされたものである。
If the distance between the adjacent liquid chambers 4 is reduced in order to increase the density of the ink jet head, the adjacent liquid chambers 4 are interfered with each other by the driving of the piezoelectric element 12, which causes interference. There is a limit on the spacing between, and therefore, a limit for densification. Example 5 is made to raise the limit of high density.

【0033】実施例5(請求項5に対応) 図4は、本発明によるインクジェットヘッドの、他の実
施例を説明するための図である。図中、21はノズル
板、22a,22b,…はノズル、23は液室板、24
a,24b,…は液室、25は加圧板、26は最厚層
部、27は厚層部、28は薄層部であり、図中、図1と
同様の作用をする部分には、図1と同じ参照番号を付し
てある。
Embodiment 5 (corresponding to claim 5) FIG. 4 is a view for explaining another embodiment of the ink jet head according to the present invention. In the figure, 21 is a nozzle plate, 22a, 22b, ... Are nozzles, 23 is a liquid chamber plate, 24
a, 24b, ... are liquid chambers, 25 is a pressure plate, 26 is the thickest layer, 27 is the thickest layer, and 28 is the thinnest layer. The same reference numerals as in FIG. 1 are attached.

【0034】図4に示したノズル板21と液室板23お
よび加圧板25からなる液圧ユニットIは、各々図1に
示したノズル板1と液室板3および加圧板5からなる液
圧ユニットIと同じ作用をもっており、各々は一体に接
合された液室ユニット部であるが、ノズル板21には、
ノズル22a,22b,22c,…,22f,…が圧電
素子12a12b,…の配列方向に従って間隔Dを隔て
て順次千鳥状に配設されている。
The hydraulic unit I consisting of the nozzle plate 21, the liquid chamber plate 23 and the pressure plate 25 shown in FIG. 4 has a hydraulic pressure consisting of the nozzle plate 1, the liquid chamber plate 3 and the pressure plate 5 shown in FIG. It has the same action as the unit I, and each is a liquid chamber unit part integrally joined, but the nozzle plate 21 has
The nozzles 22a, 22b, 22c, ..., 22f, ... Are sequentially arranged in a zigzag pattern at intervals D according to the arrangement direction of the piezoelectric elements 12a12b ,.

【0035】液室板23には、ノズル22a,22b,
…,22f,…に対応して、液室24a,24b,…,
24f,…,および最厚層部26a,…,薄層部28
a,…が配設されている。従って、最厚層部26aと接
触し、圧電変位を伝達するための圧電素子12b,12
c…の接触位置は、間隔Dを隔てて交互に千鳥配置され
た図示の点P1,P2…となる。
The liquid chamber plate 23 has nozzles 22a, 22b,
, 22f, ... Corresponding to the liquid chambers 24a, 24b ,.
24f, ..., and the thickest layer portion 26a ,.
are arranged. Therefore, the piezoelectric elements 12b, 12 for contacting the thickest layer portion 26a and transmitting the piezoelectric displacement.
The contact positions of c ... Are points P 1 , P 2 ... In the figure, which are alternately arranged in a staggered manner with a distance D therebetween.

【0036】図4に示した実施例5によるインクジェッ
トヘッドによると、液室板23に液室24a,24b,
…,24f,…が交互に千鳥配設されているので、隣接
する液室、例えば、液室24aと24bとの間隔は大き
くなり、同じ列の液室24aと24cとでは2倍の液室
間隔となる。この結果、相互干渉の発生はなく、高密度
高画質の印字が可能となる。
According to the ink jet head according to the fifth embodiment shown in FIG. 4, the liquid chambers 24a, 24b,
, 24f, ... are alternately arranged in a staggered manner, the distance between adjacent liquid chambers, for example, the liquid chambers 24a and 24b, becomes large, and the liquid chambers 24a and 24c in the same row have twice the liquid chambers. It becomes an interval. As a result, mutual interference does not occur and high-density and high-quality printing is possible.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、以下の効果がある。 (1)請求項1に対応する効果:加圧板が、薄層,厚
層、最厚層の3層で構成されているので、圧電素子と薄
層部外周の厚層部とが接触する干渉を避けることができ
る。この結果、液室間ピッチを小さくすることが可能と
なり、インクジェットヘッドの高密度化が計れる。 (2)請求項2に対応する効果:加圧板の薄層外周部の
厚層部と、圧電素子に接合されている最厚層部との厚み
差を圧電素子の変形量より大としたので、圧電素子上面
と厚層部とをオーバーラップするまで液室間ピッチを小
さくすることができ、ヘッドの高密度化が計れる。 (3)請求項3に対応する効果:アクチュエータユニッ
トのケースと接合される加圧板外周部の厚みを最厚層と
したので、加圧板およびヘッド全体の剛性をも高めるこ
とができ、インク噴射の高効率化が計れる。 (4)請求項4に対応する効果:アクチュエータ両端部
の圧電素子を駆動されない非駆動柱とし、この非駆動柱
と接合される加圧板外周部の厚みを最厚層としたので、
加圧板剛性,ヘッド全体の剛性を高めることができ、イ
ンク噴射の高効率化が計れる。 (5)請求項5に対応する効果:アクチュエータユニッ
トの圧電素子列に対して、加圧板加圧部,液室,ノズル
を千鳥配列に配設したので、隣接する液室間ピッチを小
さくでき、インクジェットヘッドの高密度化が計れる。
As is apparent from the above description, the present invention has the following effects. (1) Effect corresponding to claim 1: Since the pressure plate is composed of three layers, a thin layer, a thick layer, and a thickest layer, interference between the piezoelectric element and the thick layer portion on the outer periphery of the thin layer portion interferes with each other. Can be avoided. As a result, it is possible to reduce the pitch between the liquid chambers, and it is possible to increase the density of the inkjet head. (2) Effect corresponding to claim 2: Since the thickness difference between the thick layer portion of the thin plate outer peripheral portion of the pressure plate and the thickest layer portion joined to the piezoelectric element is set to be larger than the deformation amount of the piezoelectric element. The pitch between the liquid chambers can be reduced until the upper surface of the piezoelectric element and the thick layer portion overlap each other, and the density of the head can be increased. (3) Effect corresponding to claim 3: Since the thickness of the outer peripheral portion of the pressure plate joined to the case of the actuator unit is the thickest layer, the rigidity of the pressure plate and the entire head can be increased, and ink ejection High efficiency can be measured. (4) Effect corresponding to claim 4: Since the piezoelectric elements at both ends of the actuator are non-driven pillars that are not driven, and the thickness of the outer peripheral portion of the pressure plate joined to these non-driven pillars is the thickest layer,
The rigidity of the pressure plate and the rigidity of the entire head can be increased, and the efficiency of ink ejection can be improved. (5) Effect corresponding to claim 5: Since the pressure plate pressing portion, the liquid chambers, and the nozzles are arranged in a staggered arrangement with respect to the piezoelectric element array of the actuator unit, the pitch between the adjacent liquid chambers can be reduced, Higher density of inkjet head can be achieved.

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

【図1】 実施例1のインクジェットヘッドを説明する
ための斜視断面図である。
FIG. 1 is a perspective sectional view illustrating an inkjet head according to a first exemplary embodiment.

【図2】 図1のアクチュエータユニットの詳細を説明
するためのアクチュエータユニット−1である。
FIG. 2 is an actuator unit-1 for explaining details of the actuator unit in FIG.

【図3】 アクチュエータユニット−2の各々の部分斜
視図である。
FIG. 3 is a partial perspective view of each actuator unit-2.

【図4】 本発明によるインクジェットヘッドの、他の
実施例を説明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining another embodiment of the inkjet head according to the present invention.

【図5】 従来のオンデマンド型のインクジェットヘッ
ドの要部断面図の一例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a main-portion cross-sectional view of a conventional on-demand type inkjet head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ノズル板、2…ノズル、3…液室板、4…液室、5
…加圧板、6…最厚層部、7…厚層部、8…薄層部、I
…液室ユニット部、II…アクチュエータユニット、10
…基板、11…ケース(フレーム)、12a,12b,
…12n…圧電素子、13…基板共通電極、14…基板
個別電極、15…PZT端面電極、17…導電性ペース
ト、18a,18b,…18n…圧電素子、21…ノズ
ル板、22a,22b……ノズル、23…液室板、24
a,24b……液室、25…可圧板、26…最厚層部、
27…厚層部、28…薄層部。
1 ... Nozzle plate, 2 ... Nozzle, 3 ... Liquid chamber plate, 4 ... Liquid chamber, 5
... pressure plate, 6 ... thickest layer part, 7 ... thick layer part, 8 ... thin layer part, I
… Liquid chamber unit, II… Actuator unit, 10
... substrate, 11 ... case (frame), 12a, 12b,
... 12n ... Piezoelectric element, 13 ... Substrate common electrode, 14 ... Substrate individual electrode, 15 ... PZT end face electrode, 17 ... Conductive paste, 18a, 18b, ... 18n ... Piezoelectric element, 21 ... Nozzle plate, 22a, 22b ... Nozzle, 23 ... Liquid chamber plate, 24
a, 24b ... liquid chamber, 25 ... pressure plate, 26 ... thickest layer part,
27 ... Thick layer portion, 28 ... Thin layer portion.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数のノズルを有するノズル板と、前記
ノズルの各々に対応し、かつ該ノズルに連通する複数の
液室を有する液室板と、前記液室に容積変化を与える加
圧板と、前記液室に対応して配列された圧電素子を有
し、該圧電素子の駆動により前記加圧板に変位を与える
アクチュエータユニットからなるインクジェットヘッド
において、前記加圧板は、前記液室の各々に対応して配
列され、前記圧電素子の変形に応動して該液室に容積変
化を与える薄層部と、該薄層部外周に配設された厚層部
と、前記圧電素子に接合され、前記薄層部の中央部に配
設された最厚層部からなることを特徴とするインクジェ
ットヘッド。
1. A nozzle plate having a plurality of nozzles, a liquid chamber plate having a plurality of liquid chambers corresponding to each of the nozzles and communicating with the nozzles, and a pressure plate for changing the volume of the liquid chambers. In an inkjet head including an actuator unit having piezoelectric elements arranged corresponding to the liquid chambers and driving the piezoelectric elements to displace the pressure plates, the pressure plates correspond to the respective liquid chambers. And a thin layer portion that changes the volume of the liquid chamber in response to the deformation of the piezoelectric element, a thick layer portion that is disposed on the outer periphery of the thin layer portion, and that is bonded to the piezoelectric element. An ink jet head comprising a thickest layer portion arranged in the central portion of the thin layer portion.
【請求項2】 前記加圧板の厚層部と最厚層部との厚み
の差を、前記圧電素子の変形量よりも大きくしたことを
特徴とする請求項1に記載のインクジェットヘッド。
2. The ink jet head according to claim 1, wherein the difference in thickness between the thickest layer portion and the thickest layer portion of the pressure plate is larger than the amount of deformation of the piezoelectric element.
【請求項3】 前記アクチュエータユニットを、基板
と、該基板に固着された前記複数の圧電素子と、該複数
の圧電素子を囲む枠体であって前記基板に固着されたケ
ースとで構成し、該アクチュエータユニットの前記ケー
スに接合される前記加圧板の外周部の厚さを前記最厚層
部の厚さとしたことを特徴とする請求項1に記載のイン
クジェットヘッド。
3. The actuator unit includes a substrate, the plurality of piezoelectric elements fixed to the substrate, and a frame body surrounding the plurality of piezoelectric elements, the case fixed to the substrate, The ink jet head according to claim 1, wherein the thickness of the outer peripheral portion of the pressure plate joined to the case of the actuator unit is the thickness of the thickest layer portion.
【請求項4】 前記アクチュエータの両端部に配列され
た圧電素子を圧電駆動されない非駆動柱とし、該非駆動
柱を前記加圧板の外周部に接合したことを特徴とする請
求項3に記載のインクジェットヘッド。
4. The ink jet recording apparatus according to claim 3, wherein the piezoelectric elements arranged at both ends of the actuator are non-driving pillars that are not piezoelectrically driven, and the non-driving pillars are joined to an outer peripheral portion of the pressure plate. head.
【請求項5】 前記アクチュエータユニットに配列され
た圧電素子の配列方向に対し、前記ノズルと液室および
加圧板加圧部とを、千鳥配列された構造としたことを特
徴とする請求項1に記載のインクジェットヘッド。
5. The structure in which the nozzles, the liquid chambers, and the pressurizing plate pressurizing section are arranged in a zigzag manner in the arrangement direction of the piezoelectric elements arranged in the actuator unit. The described inkjet head.
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