JPH09309204A - Ink jet recording head - Google Patents
Ink jet recording headInfo
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- JPH09309204A JPH09309204A JP12696896A JP12696896A JPH09309204A JP H09309204 A JPH09309204 A JP H09309204A JP 12696896 A JP12696896 A JP 12696896A JP 12696896 A JP12696896 A JP 12696896A JP H09309204 A JPH09309204 A JP H09309204A
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録装置に用いられる、インクを吐出するインクジェット
記録ヘッドに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording head used in an ink jet recording apparatus for ejecting ink.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、インクを収容するインクキャ
ビティと、該インクキャビティからインクを吐出するイ
ンクノズルの形成されたノズルプレートと、上記インク
に振動を伝播する圧電アクチュエータとを備え、この圧
電アクチュエータの振動に基づいてインクキャビティ内
のインクをインクノズルから吐出するインクジェット記
録ヘッドが知られている。このような圧電アクチュエー
タを用いたインクジェット記録ヘッドにおいて、圧電ア
クチュエータの振動方向に対して垂直方向にインクを吐
出するものが提案されている。このようなものでは、圧
電アクチュエータの振動方向にインクを吐出するものに
比べて、圧電アクチュエータを長くしてインクとの接触
領域を長くした場合もノズルを高密度で配置できるなど
の利点がある。上記インクジェット記録ヘッドにおいて
は、基板上に設けた圧電部材および溝の形成された天板
とによりインクキャビティを形成し、このインクキャビ
ティの前面にインクノズルの形成されたノズルプレート
を貼り付けて固定してある。2. Description of the Related Art Conventionally, an ink cavity for containing ink, a nozzle plate having ink nozzles for ejecting ink from the ink cavity, and a piezoelectric actuator for propagating vibration to the ink are provided. There is known an inkjet recording head that ejects ink in an ink cavity from an ink nozzle based on the vibration of the ink. An inkjet recording head using such a piezoelectric actuator has been proposed which ejects ink in a direction perpendicular to the vibration direction of the piezoelectric actuator. Such an arrangement has an advantage over the one in which ink is ejected in the vibration direction of the piezoelectric actuator, in that the nozzles can be arranged at a high density even when the piezoelectric actuator is elongated and the contact area with the ink is elongated. In the above ink jet recording head, an ink cavity is formed by a piezoelectric member provided on a substrate and a top plate having a groove, and a nozzle plate having ink nozzles is attached and fixed on the front surface of the ink cavity. There is.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記イ
ンクジェット記録ヘッドでは、圧電部材の端部を未分極
としたり、電圧が印加されないようにするなどして、振
動しないようにされているものの、ノズルプレートに圧
電アクチュエータ部分の振動がこの非振動部分を介して
伝播し、ノズルプレートの形状が微小に変形するなどし
てインクの吐出方向が変化し、結果的にインク滴の径や
吐出方向が不安定となっていた。However, in the above-mentioned ink jet recording head, although the end portion of the piezoelectric member is not polarized or the voltage is not applied, the nozzle plate is prevented from vibrating, but the nozzle plate is not vibrated. The vibration of the piezoelectric actuator propagates through this non-vibration portion, the shape of the nozzle plate is slightly deformed, and the ink ejection direction changes, resulting in an unstable ink droplet diameter and ejection direction. It was.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記問
題点を解消するためになされたもので、インクを収容す
るインクキャビティと、該インクキャビティ内のインク
に振動を伝える圧電部材と、該圧電部材の振動方向と垂
直方向にインクを吐出させるインク吐出口の形成された
インク吐出部材とを備え、該インク吐出部材と上記圧電
部材との間に振動を吸収する緩衝部を設けたことを特徴
としている。なお、上記緩衝部は空室でもよいし、さら
にこの空室に充填材を充填してもよい。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and includes an ink cavity for containing ink, a piezoelectric member for transmitting vibration to the ink in the ink cavity, and An ink ejection member having an ink ejection port for ejecting ink in a direction perpendicular to the vibration direction of the piezoelectric member is provided, and a shock absorbing portion for absorbing vibration is provided between the ink ejection member and the piezoelectric member. It has a feature. The buffer section may be an empty room, or the empty room may be filled with a filler.
【0005】[0005]
【発明の効果】上記インクジェット記録ヘッドでは、圧
電アクチュエータからインク吐出部材に向かって伝播す
る振動は緩衝部で減衰し、インク吐出部材への振動の伝
播が大きく低減される。したがって、ノズルプレートの
変形が防止されインク吐出方向が安定し、一定の大きさ
のインク滴を一定の方向に安定して吐出できる。In the above ink jet recording head, the vibration propagating from the piezoelectric actuator toward the ink ejecting member is attenuated by the buffer portion, and the propagation of the vibration to the ink ejecting member is greatly reduced. Therefore, deformation of the nozzle plate is prevented, the ink ejection direction is stable, and ink droplets of a constant size can be stably ejected in a constant direction.
【0006】[0006]
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態について説明する。図1は本発明の
一実施形態であるインクジェット記録ヘッド10を示
す。この記録ヘッド10は矩形板状の天板12を備えて
いる。天板12の底部には吐出すべきインクが満たされ
る複数の溝(インクキャビティ)14が等間隔に設けら
れている。また、天板12の底部には隔壁16が取り付
けてあり、インクキャビティ14の底部開口部が隔壁1
6で覆われている。隔壁16の下には、圧電材料からな
る板材を櫛状に加工した圧電振動部材18が設けてあ
る。圧電振動部材18は、非圧電材料からなる矩形板状
の基板20上に固定されている。Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows an inkjet recording head 10 which is an embodiment of the present invention. The recording head 10 includes a rectangular plate-shaped top plate 12. On the bottom of the top plate 12, a plurality of grooves (ink cavities) 14 filled with ink to be ejected are provided at equal intervals. A partition 16 is attached to the bottom of the top plate 12, and the bottom opening of the ink cavity 14 is located at the partition 1.
6 is covered. Below the partition wall 16 is provided a piezoelectric vibrating member 18 obtained by processing a plate material made of a piezoelectric material into a comb shape. The piezoelectric vibrating member 18 is fixed on a rectangular plate-shaped substrate 20 made of a non-piezoelectric material.
【0007】図2に示すように圧電振動部材18は、そ
の両端部が天板12を支持するための支持部22となっ
ており、これら支持部22の間に形成された櫛状部分は
それぞれ交互に、インクキャビティ14と対向する圧電
アクチュエータ24および仕切壁26となっている。圧
電アクチュエータ24は、その幅がインクキャビティ1
4の幅よりも小さくしてあり、また、図1に示すように
先端部から所定距離を置いた部分の上部には幅方向(す
なわち、図2の左右方向)に伸びる緩衝部すなわち溝2
8が形成されている。圧電アクチュエータ24の上面と
下面には溝28から後端(図1の右側)に向かってそれ
ぞれ電極が設けてあり、また、溝28から後端に向けて
の所定範囲が分極処理されている。これにより、電極間
に電圧が印加されると圧電アクチュエータ24の分極部
分が変形し、例えば図1に点線で示したように隔壁16
を変形させる。As shown in FIG. 2, the piezoelectric vibrating member 18 has support portions 22 for supporting the top plate 12 at both ends thereof, and the comb-shaped portions formed between the support portions 22 are respectively formed. The piezoelectric actuators 24 and the partition walls 26 that face the ink cavities 14 are alternately provided. The width of the piezoelectric actuator 24 is equal to that of the ink cavity 1.
The width is smaller than the width of No. 4, and as shown in FIG. 1, a buffer portion or groove 2 extending in the width direction (that is, the left-right direction in FIG. 2) is provided on the upper portion of the portion spaced from the tip portion by a predetermined distance.
8 are formed. Electrodes are provided on the upper surface and the lower surface of the piezoelectric actuator 24 from the groove 28 toward the rear end (right side in FIG. 1), and a predetermined range from the groove 28 toward the rear end is polarized. As a result, when a voltage is applied between the electrodes, the polarized portion of the piezoelectric actuator 24 is deformed, and, for example, as shown by the dotted line in FIG.
Transform.
【0008】記録ヘッド10の先端部(図1において左
側)にはインクキャビティ14の先端開口部を塞ぐよう
にノズルプレート30が設けてある。ノズルプレート3
0には各インクキャビティ14に対向するインクノズル
32が形成されている。記録ヘッド10の後部にはイン
クタンク34が配置され、このインクタンク34内のイ
ンク室36がインクキャビティ14と接続してあり、イ
ンクタンク34内のインク40が各インクキャビティ1
4に供給されるようになっている。A nozzle plate 30 is provided at the tip (left side in FIG. 1) of the recording head 10 so as to close the tip opening of the ink cavity 14. Nozzle plate 3
At 0, an ink nozzle 32 facing each ink cavity 14 is formed. An ink tank 34 is arranged at the rear of the recording head 10, an ink chamber 36 in the ink tank 34 is connected to the ink cavity 14, and the ink 40 in the ink tank 34 corresponds to each ink cavity 1
4.
【0009】以上の構成からなるインクジェット記録ヘ
ッド10では、印字情報に基づいて対向する電極間に信
号電圧が印加されると、圧電アクチュエータ24が変形
すなわち図1の上下方向に振動する。また、圧電アクチ
ュエータ24の変形に追随して、これに接する隔壁16
が例えば図1に点線で示すように変形する。これによ
り、インクキャビティ14内のインク40が加圧されて
インクノズル32から図1の左方向すなわち圧電アクチ
ュエータ24の振動方向に垂直方向に吐出する。信号電
圧がオフされると圧電アクチュエータ24はもとの状態
に復帰する。これにより、隔壁16ももとの状態に戻
る。その結果、インクキャビティ14内に負圧が発生
し、インク室36からインクキャビティ14にインク4
0が補充される。In the ink jet recording head 10 having the above structure, when a signal voltage is applied between the electrodes facing each other based on print information, the piezoelectric actuator 24 is deformed, that is, vibrates vertically in FIG. Further, following the deformation of the piezoelectric actuator 24, the partition wall 16 in contact therewith
Is deformed as shown by the dotted line in FIG. 1, for example. As a result, the ink 40 in the ink cavity 14 is pressurized and ejected from the ink nozzle 32 in the left direction of FIG. 1, that is, in the direction perpendicular to the vibration direction of the piezoelectric actuator 24. When the signal voltage is turned off, the piezoelectric actuator 24 returns to the original state. As a result, the partition 16 also returns to the original state. As a result, a negative pressure is generated in the ink cavity 14, and the ink 4 flows from the ink chamber 36 to the ink cavity 14.
0 is replenished.
【0010】以上のように、圧電アクチュエータ24の
変形は隔壁16を介してインク40に伝えられるが、緩
衝部すなわち溝28の存在により圧電アクチュエータ2
4の振動がノズルプレート30に伝播するのが防止され
る。そのため、インクノズル32から吐出するインク滴
の大きさや飛翔方向は常に一定している。なお、溝28
のインク吐出方向の長さは0.1〜2mm程度あれば充
分である。As described above, the deformation of the piezoelectric actuator 24 is transmitted to the ink 40 through the partition wall 16. However, the presence of the buffer portion, that is, the groove 28 causes the piezoelectric actuator 2 to move.
The vibration of No. 4 is prevented from propagating to the nozzle plate 30. Therefore, the size and flight direction of the ink droplets ejected from the ink nozzle 32 are always constant. The groove 28
It is sufficient that the length in the ink ejection direction is about 0.1 to 2 mm.
【0011】また、上記実施形態では、緩衝部である溝
28は圧電アクチュエータ24を溝28の前後で完全に
分断するものではないが、図3に示すように、溝28は
圧電アクチュエータ24をその前後で分断するものであ
ってもよい。上記いずれの実施形態においても、圧電ア
クチュエータ24の端部が、ノズルプレート30の内壁
と基板20とに接触する剛性のブロック体となり、圧電
アクチュエータ24の振動に伴うノズルプレート30の
変形を防止する。なお、前者の実施形態では、圧電材料
からなる板材を基板に貼り付けた後に溝形成のための加
工を行うことが可能になるなど製造上の利点を有してい
る。後者の実施形態では、圧電アクチュエータ24から
ノズルプレート30への振動伝達率がさらに低下すると
いう利点がある。また、上記ブロック体として圧電材料
以外の他の部材を採用することも可能である。溝が下方
になるほど隙間が小さくなるようにすることがより好ま
しい。また、溝28には充填材を充填し、この充填材で
振動を吸収するようにしてもよい。溝28に深さ方向に
対して段差を設け、さらに、充填材42を充填した例を
図4に示す。充填材としては、例えば、弾性率が約30
0kgf/mm2以下のものを選択することが好まし
い。充填材42を溝28に充填すると、この充填材42
が圧電アクチュエータ24の酸化保護層や防湿保護層と
なるという利点があり、さらに、隔壁を設けない構成を
採用するのに有利である。Further, in the above-described embodiment, the groove 28 which is the buffer portion does not completely divide the piezoelectric actuator 24 before and after the groove 28, but as shown in FIG. 3, the groove 28 does not divide the piezoelectric actuator 24. It may be divided into front and back. In any of the above-described embodiments, the end portion of the piezoelectric actuator 24 serves as a rigid block body that contacts the inner wall of the nozzle plate 30 and the substrate 20, and prevents deformation of the nozzle plate 30 due to vibration of the piezoelectric actuator 24. In the former embodiment, there is an advantage in manufacturing such that a plate material made of a piezoelectric material can be bonded to a substrate and then processed for groove formation. The latter embodiment has an advantage that the vibration transmissibility from the piezoelectric actuator 24 to the nozzle plate 30 is further reduced. It is also possible to employ a member other than the piezoelectric material as the block body. It is more preferable that the gap becomes smaller as the groove becomes lower. Further, the groove 28 may be filled with a filler so that the filler absorbs vibration. FIG. 4 shows an example in which the groove 28 is provided with a step in the depth direction and further filled with the filler 42. The filler has, for example, an elastic modulus of about 30.
It is preferable to select one having 0 kgf / mm 2 or less. When the filling material 42 is filled in the groove 28, the filling material 42
Has an advantage of being an oxidation protection layer or a moisture protection layer of the piezoelectric actuator 24, and is also advantageous in adopting a configuration in which no partition wall is provided.
【0012】なお、ブロック体を設けない構成も採用す
ることができ、例えば、図5に示すように、圧電アクチ
ュエータ24の端部とノズルプレート30との間に隙間
を設け、ここに充填材42を充填した構成を採用するこ
とができる。さらにまた、圧電アクチュエータ24とし
て、図6に示すように、積層型の圧電アクチュエータ1
24を使用してもよい。この場合、図示するように、一
方の電極126を先端側の溝28で接続し、他方の電極
128を圧電アクチュエータ24の後端部で接続するこ
ともできる。It is also possible to employ a configuration in which the block body is not provided. For example, as shown in FIG. 5, a gap is provided between the end of the piezoelectric actuator 24 and the nozzle plate 30, and the filler 42 is provided therein. Can be adopted. Furthermore, as the piezoelectric actuator 24, as shown in FIG.
24 may be used. In this case, as shown in the figure, one electrode 126 can be connected by the groove 28 on the front end side, and the other electrode 128 can be connected by the rear end portion of the piezoelectric actuator 24.
【図1】 インクジェット記録ヘッドの縦断面図であ
る。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of an inkjet recording head.
【図2】 図1のII−II線に沿った部分断面図であ
る。FIG. 2 is a partial cross-sectional view taken along the line II-II of FIG.
【図3】 緩衝部の他の実施形態を示すインクジェット
記録ヘッドの部分拡大図である。FIG. 3 is a partial enlarged view of an ink jet recording head showing another embodiment of the buffer section.
【図4】 緩衝部の別の実施形態を示すインクジェット
記録ヘッドの部分拡大図である。FIG. 4 is a partial enlarged view of an ink jet recording head showing another embodiment of the buffer section.
【図5】 インクジェット記録ヘッドの他の実施形態を
示す部分拡大図である。FIG. 5 is a partially enlarged view showing another embodiment of the inkjet recording head.
【図6】 本発明を積層型圧電アクチュエータに適用し
た例を示す断面図である。FIG. 6 is a sectional view showing an example in which the present invention is applied to a laminated piezoelectric actuator.
10…インクジェット記録ヘッド、12…天板、14…
インクキャビティ、16…隔壁、18…圧電振動部材、
20…基板、24…圧電アクチュエータ、28…溝(緩
衝部)、30…ノズルプレート、32…インクノズル、
40…インク、42…充填材。10 ... inkjet recording head, 12 ... top plate, 14 ...
Ink cavity, 16 ... Partition wall, 18 ... Piezoelectric vibrating member,
20 ... Substrate, 24 ... Piezoelectric actuator, 28 ... Groove (buffer section), 30 ... Nozzle plate, 32 ... Ink nozzle,
40 ... Ink, 42 ... Filler.
Claims (8)
該インクキャビティ内のインクに振動を伝える圧電部材
と、該圧電部材の振動方向と垂直方向にインクを吐出さ
せるインク吐出口の形成されたインク吐出部材とを備
え、該インク吐出部材と上記圧電部材との間に振動を吸
収する緩衝部を設けたことを特徴とするインクジェット
記録ヘッド。An ink cavity containing ink;
The piezoelectric member includes a piezoelectric member that transmits vibration to the ink in the ink cavity, and an ink discharging member having an ink discharging port that discharges ink in a direction perpendicular to the vibration direction of the piezoelectric member. An ink jet recording head, characterized in that a shock absorbing portion for absorbing vibration is provided between and.
クジェット記録ヘッド。2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the buffer section is an empty chamber.
項2のインクジェット記録ヘッド。3. The ink jet recording head according to claim 2, wherein the vacant chamber is filled with a filling material.
接触しこれらを支持する基板と、該基板と上記インク吐
出部材内壁とに接触する剛性体とをさらに備え、上記緩
衝部が該剛性体と上記圧電部材との間に設けられた請求
項1のインクジェット記録ヘッド。4. The substrate further includes a substrate that contacts and supports the piezoelectric member and the ink ejecting member, and a rigid body that contacts the substrate and the inner wall of the ink ejecting member, and the buffer portion is the rigid body. The inkjet recording head according to claim 1, which is provided between the piezoelectric member and the piezoelectric member.
圧電材料で形成され、上記剛性体は未分極または電圧の
印加されない非振動体であり、上記圧電部材は分極処理
され電圧の印加される振動体である請求項4のインクジ
ェット記録ヘッド。5. The rigid body and the piezoelectric member are made of the same piezoelectric material, the rigid body is an unpolarized body or a non-vibrating body to which no voltage is applied, and the piezoelectric member is polarized and to which a voltage is applied. The ink jet recording head according to claim 4, which is a vibrating body.
料からなる圧電板に上記緩衝部となる切り欠き部を設け
ることにより製造されたものである請求項5のインクジ
ェット記録ヘッド。6. The ink jet recording head according to claim 5, wherein the rigid body and the piezoelectric member are manufactured by providing a piezoelectric plate made of a piezoelectric material with a cutout portion serving as the buffer portion.
付近の圧電板に所定の厚みを残すように設けられた請求
項6のインクジェット記録ヘッド。7. The ink jet recording head according to claim 6, wherein the cutout portion is provided at a bottom portion of the cutout portion so as to leave a predetermined thickness on a piezoelectric plate near the cutout portion.
0.1〜2mmである請求項1のインクジェット記録ヘ
ッド。8. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the length of the buffer portion in the ink ejection direction is 0.1 to 2 mm.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12696896A JPH09309204A (en) | 1996-05-22 | 1996-05-22 | Ink jet recording head |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12696896A JPH09309204A (en) | 1996-05-22 | 1996-05-22 | Ink jet recording head |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09309204A true JPH09309204A (en) | 1997-12-02 |
Family
ID=14948362
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12696896A Pending JPH09309204A (en) | 1996-05-22 | 1996-05-22 | Ink jet recording head |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09309204A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003526903A (en) * | 1999-04-20 | 2003-09-09 | シーゲイト テクノロジー エルエルシー | Formation of electrode pattern for differential PZT activator |
-
1996
- 1996-05-22 JP JP12696896A patent/JPH09309204A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003526903A (en) * | 1999-04-20 | 2003-09-09 | シーゲイト テクノロジー エルエルシー | Formation of electrode pattern for differential PZT activator |
JP4713742B2 (en) * | 1999-04-20 | 2011-06-29 | シーゲイト テクノロジー エルエルシー | Method for forming electrode pattern of differential PZT actuator |
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