JPH10202888A - Ink jet printing head - Google Patents

Ink jet printing head

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Publication number
JPH10202888A
JPH10202888A JP9008426A JP842697A JPH10202888A JP H10202888 A JPH10202888 A JP H10202888A JP 9008426 A JP9008426 A JP 9008426A JP 842697 A JP842697 A JP 842697A JP H10202888 A JPH10202888 A JP H10202888A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ink
substrate
groove
nozzle plate
ink chamber
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.)
Pending
Application number
JP9008426A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Kikuchi
隆 菊地
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TEC CORP
Original Assignee
TEC CORP
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Publication date
Application filed by TEC CORP filed Critical TEC CORP
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Publication of JPH10202888A publication Critical patent/JPH10202888A/en
Pending legal-status Critical Current

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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)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the misdirection of ink droplets. SOLUTION: The orifice diameter ϕa on the emitting side of the ink ejecting orifice 15 of a nozzle plate 16 is determined on the basis of the size of an ink droplet to be flown and the orifice diameter ϕb on the side of an ink chamber 11 of the orifice 15 is made larger than the orifice diameter ϕa so as to become a size close to the side wall 5 of the ink chamber 11 to form the tapered ink ejecting orifice 15.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電部材を用いた
オンデマンド方式のインクジェットプリンタヘッドに関
する。
The present invention relates to an on-demand type ink jet printer head using a piezoelectric member.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、インク供給部に接続されて並設さ
れた多数のインク室の先端に、インク吐出口を有するノ
ズル板を固定し、インク室の圧力を高めてインク吐出口
からインク滴を飛翔させるようにしたインクジェットプ
リンタヘッドがある。このようなインクジェットプリン
タヘッドにおいて、インク室のインク圧を高める方法と
しては、特開昭63−247051号公報に開示された
技術がある。すなわち、インク室の両側に配列された側
壁の少なくとも一部を圧電部材により形成し、その側壁
の側面に電極を形成し、この電極に電圧を印加すること
により側壁を変形させ、この時の印加電圧の極性により
側壁の変形方向を変えることにより、インク室の容積を
拡張してインク供給部からインクを吸引したり、インク
室の容積を縮小させて内部のインクをインク吐出口から
吐出させるものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, a nozzle plate having an ink discharge port is fixed to the tip of a large number of ink chambers connected in parallel and connected to an ink supply section. There is an ink-jet printer head which is designed to fly. As a method for increasing the ink pressure in the ink chamber in such an ink jet printer head, there is a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-247051. That is, at least a part of the side wall arranged on both sides of the ink chamber is formed by a piezoelectric member, an electrode is formed on the side surface of the side wall, and the voltage is applied to the electrode to deform the side wall. By changing the deformation direction of the side wall according to the polarity of the voltage, the volume of the ink chamber is expanded to suck ink from the ink supply unit, or the volume of the ink chamber is reduced to discharge the ink inside from the ink discharge port. It is.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】この種のインクジェッ
トプリンタヘッドにおいて、インク吐出口の吐出側の穴
径は、飛翔させようとするインク滴の大きさにより定め
られるものであり、そのインク吐出口が連通するインク
室の幅寸法よりも小さいのが通常である。一方、インク
吐出口は、インク滴の飛翔性能の向上のためにインク室
側が拡開したテーパ状の穴であることが望まれる。その
ため、高密度のインクジェットプリンタヘッドを形成し
た場合、例えば、150個/インチ以上の高密度でイン
ク吐出口を配列した場合であってインク吐出口をテーパ
状に形成した場合には、インク吐出口のインク室側の穴
径がインク室の幅よりも大きくなることがある。また、
大きくならなくてもインク室の配列ピッチとインク吐出
口の配列ピッチとの寸法誤差によりインク吐出口の終端
部がインク室の側壁部分にかかってしまうことがある。
しかも、インク吐出口の終端部がインク室の側壁部分よ
りはみ出した時には、ノズル板を接着する接着剤のはみ
出しによりインク吐出口の基部に流体的な障害物が存在
することになる。このような理由により、インク吐出時
にインク滴が真っ直ぐ飛翔しないミス・ディレクション
が発生し、印字品質を劣化させると云う問題がある。
In this type of ink jet printer head, the diameter of the discharge side of the ink discharge port is determined by the size of the ink droplet to be ejected. Usually, it is smaller than the width dimension of the communicating ink chamber. On the other hand, it is desirable that the ink ejection port is a tapered hole whose ink chamber side is expanded in order to improve the flying performance of the ink droplet. Therefore, when a high-density ink jet printer head is formed, for example, when the ink discharge ports are arranged at a high density of 150 pieces / inch or more and the ink discharge ports are formed in a tapered shape, the ink discharge ports are formed. May be larger than the width of the ink chamber. Also,
Even if the size does not increase, the end portion of the ink discharge port may cover the side wall of the ink chamber due to a dimensional error between the arrangement pitch of the ink chamber and the arrangement pitch of the ink discharge ports.
In addition, when the end of the ink discharge port protrudes from the side wall of the ink chamber, the adhesive that adheres the nozzle plate protrudes, so that a fluid obstacle exists at the base of the ink discharge port. For this reason, there is a problem that a misdirection in which the ink droplet does not fly straight at the time of ink ejection occurs, thereby deteriorating the print quality.

【0004】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、インク滴のミス・ディレクションの発生を防止し
て高い印字品質を得ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to prevent the occurrence of misdirection of ink droplets and obtain high print quality.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
板厚方向に分極した少なくとも1枚以上の圧電部材を積
層した基板を形成し、この基板に互いに平行な複数の溝
とこれらの溝を隔てる少なくとも一部が前記圧電部材か
らなる側壁とを等間隔に形成し、前記側壁を形成する圧
電部材に電圧を印加する電極とこれらの電極に接続され
た配線パターンとを前記基板に形成し、前記溝の上部を
覆う天板と前記溝の正面部を覆うノズル板とを取り付け
て複数のインク室を形成したインクジェットプリンタヘ
ッドにおいて、飛翔させるべきインク滴の大きさに基づ
いて前記ノズル板のインク吐出口の吐出側の穴径φa を
定めるとともに前記インク室側の穴径φb を前記穴径φ
aよりも大きく前記インク室の側壁に近接した大きさに
なるようにテーパ状のインク吐出口であるように形成し
たことを特徴とする。従って、設計上の仕様から決定さ
れるインク吐出口のピッチに基づいてインク室の幅は自
ずから定められ、飛翔させるべきインク滴の大きさに基
づいてインク吐出口の穴径φa は定められるが、そのイ
ンク吐出口のインク室側の穴径φb をインク室の側壁に
近接した大きさになるように規定することで、すべての
インク吐出口についてその基部の流体的なバラツキをな
くし、すべてのインク吐出口からのインク滴の飛翔方向
が一定であるようにしたものである。すなわち、インク
吐出口の形状はテーパ状であることが要望されるが、そ
のテーパの度合いについては、かなりの自由度があるこ
とに鑑みなされたものであり、インク滴のミス・ディレ
クションに最も影響する点の改善を図ったものである。
According to the first aspect of the present invention,
A substrate is formed by laminating at least one or more piezoelectric members polarized in the thickness direction, and a plurality of grooves parallel to each other and at least a part of the side walls formed by the piezoelectric members separating these grooves are equally spaced. The electrodes for applying a voltage to the piezoelectric members forming the side walls and the wiring patterns connected to these electrodes are formed on the substrate, and the top plate covering the upper part of the groove and the front part of the groove are formed. In an ink jet printer head having a plurality of ink chambers formed by attaching a covering nozzle plate, a hole diameter φa of an ink discharge port of the nozzle plate is determined based on the size of an ink droplet to be ejected, and the ink chamber is formed. The hole diameter φb on the side
It is characterized in that it is formed as a tapered ink ejection port so as to be larger than a and close to the side wall of the ink chamber. Therefore, the width of the ink chamber is naturally determined based on the pitch of the ink ejection ports determined from the design specifications, and the hole diameter φa of the ink ejection port is determined based on the size of the ink droplet to be ejected. By defining the hole diameter φb of the ink discharge port on the ink chamber side so as to be close to the side wall of the ink chamber, the fluid variation at the base of all the ink discharge ports is eliminated, and all the ink discharge ports are removed. The flying direction of the ink droplet from the ejection port is made constant. In other words, the shape of the ink ejection port is required to be tapered, but the degree of the taper is considered in view of the considerable degree of freedom, and has the greatest influence on the misdirection of the ink droplet. It is intended to improve the point of doing.

【0006】請求項2記載の発明は、板厚方向に分極し
た少なくとも1枚以上の圧電部材を積層した基板を形成
し、この基板に互いに平行な複数の溝とこれらの溝を隔
てる少なくとも一部が前記圧電部材からなる側壁とを等
間隔に形成し、前記側壁を形成する圧電部材に電圧を印
加する電極とこれらの電極に接続された配線パターンと
を前記基板に形成し、前記溝の上部を覆う天板と前記溝
の正面部を覆うノズル板とを取り付けて複数のインク室
を形成したインクジェットプリンタヘッドにおいて、飛
翔させるべきインク滴の大きさに基づいて前記ノズル板
のインク吐出口の吐出側の穴径φa を定めるとともに前
記インク吐出口の前記インク室側の側面を円弧状に湾曲
させた円弧状部により形成し、この円弧状部の終端位置
を前記インク室の側壁の面に略一致させたことを特徴と
する。従って、設計上の仕様から決定されるインク吐出
口のピッチに基づいてインク室の幅は自ずから定めら
れ、飛翔させるべきインク滴の大きさに基づいてインク
吐出口の穴径φa は定められるが、そのインク吐出口の
インク室側に円弧部を形成し、この円弧部の終端部をイ
ンク室の側壁の面に略一致させたことで、すべてのイン
ク吐出口についてその基部の流体的なバラツキをなく
し、すべてのインク吐出口からのインク滴の飛翔方向が
一定であるようにしたものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a substrate on which at least one or more piezoelectric members polarized in the thickness direction are laminated, and a plurality of grooves parallel to each other and at least a portion separating the grooves are formed on the substrate. Forming a side wall made of the piezoelectric member at equal intervals, forming electrodes for applying a voltage to the piezoelectric member forming the side wall and a wiring pattern connected to these electrodes on the substrate, and forming an upper portion of the groove. In the ink jet printer head having a plurality of ink chambers formed by attaching a top plate for covering the nozzle and a nozzle plate for covering the front part of the groove, the ejection of the ink ejection port of the nozzle plate based on the size of the ink droplet to be ejected The side of the ink discharge port on the side of the ink chamber is formed by an arcuate portion curved in an arc shape, and the end position of the arcuate portion is defined by the side of the ink chamber. It is characterized by being substantially coincident with the wall surface. Therefore, the width of the ink chamber is naturally determined based on the pitch of the ink ejection ports determined from the design specifications, and the hole diameter φa of the ink ejection port is determined based on the size of the ink droplet to be ejected. An arc portion is formed on the ink chamber side of the ink ejection port, and the end portion of the arc section substantially matches the surface of the side wall of the ink chamber, so that the fluid variation of the base portion of all the ink ejection ports is reduced. In this case, the flying directions of the ink droplets from all the ink discharge ports are fixed.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】本発明の実施の第一の形態を図1
ないし図6に基づいて説明する。図1はインクジェット
プリンタヘッドの全体構造を示すもので、板厚方向に分
極した2枚の圧電部材よりなる下部基板1と上部基板2
とをその分極方向が逆向きとなるように接着して基板3
を形成する。すなわち、前記下部基板1の片面に、例え
ば、加熱硬化型一液性エポキシ接着剤等による接着剤を
スクリーン印刷にて10〜30μm程度の均一な厚さに
塗布し、上部基板2を貼り合わせる。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows the overall structure of an ink jet printer head, in which a lower substrate 1 and an upper substrate 2 each composed of two piezoelectric members polarized in the thickness direction.
Are bonded so that their polarization directions are opposite to each other.
To form That is, an adhesive such as a heat-curable one-part epoxy adhesive is applied to one surface of the lower substrate 1 by screen printing to a uniform thickness of about 10 to 30 μm, and the upper substrate 2 is bonded.

【0008】このように形成した基板3に対して溝加工
することにより、前記上部基板2の上面から下部基板1
の内部に達する多数の溝4とこれらの溝4を隔てる多数
の側壁5とを平行に形成する。この溝加工は、ICウエ
ハの切断などに用いるダイシングソーのダイヤモンドホ
イールなどを用いて行う。これらの溝4は、基板3の前
面側において開口し、奥側を閉止した形状に形成する。
溝4の寸法はインクジェットプリンタヘッドの仕様によ
り決定するが、例えば、深さ寸法を0.2〜1mm、幅
寸法を20〜200μm、長さ寸法を5〜500mm程
度に形成する。
By forming a groove in the substrate 3 formed as described above, the lower substrate 1
Are formed in parallel with a large number of grooves 4 reaching the inside of the substrate and a plurality of side walls 5 separating the grooves 4. This groove processing is performed using a diamond wheel of a dicing saw used for cutting an IC wafer or the like. These grooves 4 are formed in a shape that opens on the front side of the substrate 3 and closes the back side.
The dimensions of the groove 4 are determined according to the specifications of the ink jet printer head. For example, the depth is 0.2 to 1 mm, the width is 20 to 200 μm, and the length is about 5 to 500 mm.

【0009】前記溝4の内面には無電解ニッケルメッキ
法により電極6を形成する。このとき、前記上部基板2
の上面に電極6と連続する配線パターン7を同時に形成
する。水性インクを使用する場合は、電極6と配線パタ
ーン7(一部)との上、少なくともインクと接触する部
分に絶縁膜8を形成する。図2は絶縁膜8を成膜後の溝
4部分の断面を示す。この絶縁膜8の形成に当って電着
塗料を用いれば、その電着塗料の溶液と接することによ
り細かな溝4内部までの電極6上に絶縁膜8が均一に形
成される。
An electrode 6 is formed on the inner surface of the groove 4 by electroless nickel plating. At this time, the upper substrate 2
The wiring pattern 7 continuous with the electrode 6 is simultaneously formed on the upper surface of the substrate. When the aqueous ink is used, the insulating film 8 is formed on the electrode 6 and the wiring pattern 7 (partly) at least in a portion that comes into contact with the ink. FIG. 2 shows a cross section of the groove 4 after the insulating film 8 is formed. If an electrodeposition paint is used to form the insulating film 8, the insulating film 8 is uniformly formed on the electrode 6 up to the inside of the fine groove 4 by contact with the solution of the electrodeposition paint.

【0010】ここで、電極6及び配線パターン7を形成
し、さらに、絶縁膜8を形成した基板3に対して天板9
を接着することによりヘッド本体10を形成し、接着し
た天板9で溝4の上部開口面を覆うことにより多数のイ
ンク室11を形成する。前記天板9の内面には、前記イ
ンク室11に交差して全てのインク室11に連通する共
通インク室12が形成されており、この共通インク室1
2に連通するインク供給口13が形成されている。しか
して、前記天板9の材質としては、圧電部材の熱膨張係
数が2〜6×10~ 6/℃であるため、その圧電部材の熱
膨張係数と同様な熱膨張係数を有するものであることが
望ましい。すなわち、7×10~ 6/℃以下の熱膨張係数
の材質であることが必要であり、天板9の材料として下
部基板1及び上部基板2と同じ圧電部材が用いられる。
そして、下部基板1と上部基板2と天板9とを貼り合わ
せた基板3をオートクレーブ装置(図示せず)に入れて
加圧加熱(120℃×2H、1〜5kgf/cm2
し、接着剤を硬化させる。機械的に基板3を押え、加圧
した治具のままオーブンに入れて加熱硬化(120℃×
2H)させても良い。このように天板9が基板3に接着
されたヘッド本体10は、その天板9が圧電部材よりな
る下部基板1及び上部基板2と同一材料であるため、熱
膨張係数の違いによる反りやうねりの発生を低減するこ
とが可能である。また、硬化温度も使用する接着剤によ
って異なるが、40〜200℃程度である。なお、この
温度は、圧電部材の分極に影響を与えない程度の温度で
ある(200℃以上で分極の劣化が始まるため、注意が
必要である)。
Here, a top plate 9 is formed on the substrate 3 on which the electrodes 6 and the wiring patterns 7 are formed and the insulating film 8 is formed.
Are bonded to each other to form a head body 10, and the top opening 9 of the groove 4 is covered with the bonded top plate 9 to form a large number of ink chambers 11. On the inner surface of the top plate 9, there is formed a common ink chamber 12 intersecting with the ink chamber 11 and communicating with all the ink chambers 11.
An ink supply port 13 communicating with 2 is formed. Thus, the material of the top plate 9, the thermal expansion coefficient of the piezoelectric member is 2~6 × 10 ~ 6 / ℃, and has a similar thermal expansion coefficient and the thermal expansion coefficient of the piezoelectric member It is desirable. That, 7 × 10 ~ 6 / ℃ must be a material of the following thermal expansion coefficient as the material of the top plate 9 are the same piezoelectric member as the lower substrate 1 and the upper substrate 2 is used.
Then, the substrate 3 in which the lower substrate 1, the upper substrate 2, and the top plate 9 are bonded is put into an autoclave (not shown), and heated under pressure (120 ° C. × 2H, 1 to 5 kgf / cm 2 ).
And cure the adhesive. The substrate 3 is mechanically pressed and placed in an oven with the pressurized jig heated and cured (120 ° C x
2H). The head body 10 having the top plate 9 bonded to the substrate 3 as described above has the same top plate 9 made of the same material as the lower substrate 1 and the upper substrate 2 made of a piezoelectric member, and thus has a warp or undulation due to a difference in thermal expansion coefficient. Can be reduced. The curing temperature also varies depending on the adhesive used, but is about 40 to 200 ° C. Note that this temperature is a temperature that does not affect the polarization of the piezoelectric member (attention must be paid because the deterioration of the polarization starts at 200 ° C. or higher).

【0011】ついで、前記ヘッド本体10に対して、前
記インク室11の先端側の開口面14を覆うようにイン
ク吐出口15を備えた厚さ10〜100μm程度のノズ
ル板16を接着する。しかしながら、このノズル板16
を接着するためには、前記開口面14が全体的に平坦な
平面でなければならない。しかるに、図3(a)に示すよ
うに、基板3と天板9との両者間の微妙な位置ずれによ
る段差があったり、図3(b)に示すように、基板3又は
天板9のどちらか一方にエッジやダレがあった場合に
は、開口面14の境界部に凹みができたりし、ノズル板
16を均一な接着層で接着することが不可能である。す
なわち、このような段差や凹みがあると、ノズル板16
を接着する際、接合不良を生じる原因となる。例えば、
接着剤を用いた場合、インク室11やインク吐出口15
を接着剤で塞がないためには接着剤を非常に薄く塗布す
る必要があるが、この時、段差があると接着されない部
分ができる。逆に、この部分を接着しようとすると、接
着剤が厚くなりインク室11やインク吐出口15を塞い
でしまう。このような段差や凹みを解消するためには、
基板3と天板9とを接着した後に、同時切断するか、開
口面14を研磨し、図3(c)に示すように平坦にする。
Next, a nozzle plate 16 having an ink discharge port 15 and having a thickness of about 10 to 100 μm is bonded to the head body 10 so as to cover the opening surface 14 at the tip end of the ink chamber 11. However, this nozzle plate 16
In order to bond the opening, the opening surface 14 must be a flat surface. However, as shown in FIG. 3A, there is a step due to a slight displacement between the substrate 3 and the top plate 9, or as shown in FIG. If either one has an edge or sagging, a dent is formed at the boundary of the opening surface 14, and it is impossible to adhere the nozzle plate 16 with a uniform adhesive layer. That is, if there is such a step or dent, the nozzle plate 16
When bonding is used, it may cause poor bonding. For example,
When an adhesive is used, the ink chamber 11 and the ink ejection port 15
It is necessary to apply the adhesive very thinly in order not to block the adhesive with the adhesive. At this time, if there is a step, a portion that is not adhered is formed. Conversely, if this portion is to be bonded, the thickness of the adhesive becomes large, and the ink chamber 11 and the ink discharge port 15 are blocked. In order to eliminate such steps and dents,
After the substrate 3 and the top plate 9 are bonded, they are cut at the same time, or the opening surface 14 is polished and flattened as shown in FIG.

【0012】ついで、インク吐出口15の形状を図6に
示す。インク吐出性能の向上の点から、接着側が拡開し
てインク吐出側に向かって直線的にテーパ状の断面形状
をしている。ここで、基板3に形成された溝4を、15
0本/インチ以上の高密度で形成した場合、ノズル板1
6のインク吐出口15のインク吐出側の穴径をφa と
し、接着側の穴径をφb とし、溝4の溝幅をdとした
時、φa <φb ≦dなる関係式が成り立つような寸法に
ノズル板16を形成する。すなわち、飛翔させるべきイ
ンク滴の大きさに基づいてノズル板16のインク吐出口
15の吐出側の穴径φa を定めるとともにインク室11
側の穴径φb を前記穴径φa よりも大きく前記インク室
11の側壁に近接した大きさになるようにテーパ状のイ
ンク吐出口15であるように形成したものである。
Next, the shape of the ink discharge port 15 is shown in FIG. In order to improve the ink ejection performance, the adhesive side is expanded and has a tapered cross-sectional shape linearly toward the ink ejection side. Here, the groove 4 formed in the substrate 3 is
When formed at a high density of 0 nozzles / inch or more, the nozzle plate 1
When the hole diameter of the ink discharge port 15 of the ink discharge port 15 on the ink discharge side is φa, the hole diameter of the adhesive side is φb, and the groove width of the groove 4 is d, the dimension satisfying the relational expression of φa <φb ≦ d is satisfied. Then, a nozzle plate 16 is formed. That is, based on the size of the ink droplet to be made to fly, the hole diameter φa of the nozzle plate 16 on the discharge side of the ink discharge port 15 is determined and the ink chamber 11 is formed.
The hole diameter φb on the side is formed to be a tapered ink discharge port 15 so as to be larger than the hole diameter φa and close to the side wall of the ink chamber 11.

【0013】このような構成において、インク吐出の動
作は、次のように行われる。まず、ヘッド本体10のイ
ンク室11にインクを供給した状態でインク室11の両
側に位置する側壁5を分極方向が相反する下部基板1と
上部基板2とのシェアモード変形により湾曲させ徐々に
離反させ、これを急激に初期位置に復帰させてインク室
11のインクを加圧することでインク吐出口15からイ
ンク滴を吐出させる。このとき、クロストークを防止す
るため、偶数番目のインク室11と奇数番目のインク室
11とを交互に加圧するように圧力発生手段として作用
する側壁5を駆動する。さらに、この側壁5は、インク
室11にインクを吸引して充填する場合に徐々に変形
し、インク室11に充填したインクを加圧する場合には
急激に変形する。なお、前述のように、インク吐出口1
5の断面形状は、内方が拡開し外方が縮径するようにテ
ーパ状に形成されているため、インク室11で加圧した
インクの吐出は効率良く行なわれる。
In such a configuration, the ink discharging operation is performed as follows. First, in a state where ink is supplied to the ink chamber 11 of the head main body 10, the side walls 5 located on both sides of the ink chamber 11 are curved by shear mode deformation between the lower substrate 1 and the upper substrate 2 whose polarization directions are opposite to each other, and are gradually separated. Then, the ink is rapidly returned to the initial position, and the ink in the ink chamber 11 is pressurized to discharge ink droplets from the ink discharge port 15. At this time, in order to prevent crosstalk, the side wall 5 acting as a pressure generating means is driven so as to press the even-numbered ink chambers 11 and the odd-numbered ink chambers 11 alternately. Further, the side wall 5 is gradually deformed when ink is sucked and filled in the ink chamber 11, and is sharply deformed when the ink filled in the ink chamber 11 is pressurized. In addition, as described above, the ink ejection port 1
5 is formed in a tapered shape so that the inside is expanded and the outside is reduced in diameter, so that the ink pressurized in the ink chamber 11 is efficiently discharged.

【0014】しかして、インクを吐出させる時、インク
室11からインクへの力がノズル板16のインク吐出口
15の中心から見て均等に加わるようになり、インク吐
出時のインク滴のミス・ディレクションが防止される。
また、ノズル板16の基板3への接着は、前述の基板3
に天板9を接着する場合と同様であるが、ノズル板16
の接着面側で接着剤が多少はみ出しても前述のようにφ
a <φb ≦dなる関係式が成り立つように形成されてい
るため、インク滴の飛翔方向を狂わせることはない。
However, when the ink is ejected, the force from the ink chamber 11 to the ink is evenly applied when viewed from the center of the ink ejection port 15 of the nozzle plate 16, so that the ink droplets are not mistaken when ejecting the ink. Direction is prevented.
Further, the adhesion of the nozzle plate 16 to the substrate 3 is performed by the above-described substrate 3
Is similar to the case where the top plate 9 is bonded to the
Even if the adhesive slightly protrudes on the bonding surface side of
Since the relational expression a <φb ≦ d is established, the flying direction of the ink droplet does not change.

【0015】次に、本発明の実施の第二の形態を図7に
基づいて説明する。本実施の形態におけるインク吐出口
15のテーパは、接着側にノズル板16の厚みと同様な
曲率半径を有し、ノズル板16のインク吐出側のインク
吐出口15の穴径をφa とし、ノズル板16の厚みをt
とし、溝4の幅をdとした時、φa +2t≦dになるよ
うに各部の寸法を設定したものである。すなわち、飛翔
させるべきインク滴の大きさに基づいて前記ノズル板1
6のインク吐出口15の吐出側の穴径φa を定めるとと
もに前記インク吐出口15の前記インク室11側の側面
を円弧状に湾曲させた円弧状部により形成し、この円弧
状部の終端位置を前記インク室11の側壁5の面に略一
致させたものである。この場合にも、前述の実施の第一
の形態と同様に作用する結果、インク滴のミス・ディレ
クションの発生は防止される。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The taper of the ink discharge port 15 in the present embodiment has a radius of curvature similar to the thickness of the nozzle plate 16 on the bonding side, the hole diameter of the ink discharge port 15 on the ink discharge side of the nozzle plate 16 is φa, The thickness of the plate 16 is t
The dimensions of the respective parts are set so that φa + 2t ≦ d when the width of the groove 4 is d. That is, based on the size of the ink droplet to be jetted, the nozzle plate 1
6, a hole diameter .phi.a on the discharge side of the ink discharge port 15 is defined, and a side surface of the ink discharge port 15 on the side of the ink chamber 11 is formed by an arcuate portion curved in an arc shape. Is substantially matched with the surface of the side wall 5 of the ink chamber 11. In this case as well, the operation is the same as in the first embodiment described above, so that the occurrence of misdirection of the ink droplet is prevented.

【0016】[0016]

【発明の効果】請求項1記載の発明は、板厚方向に分極
した少なくとも1枚以上の圧電部材を積層した基板を形
成し、この基板に互いに平行な複数の溝とこれらの溝を
隔てる少なくとも一部が前記圧電部材からなる側壁とを
等間隔に形成し、前記側壁を形成する圧電部材に電圧を
印加する電極とこれらの電極に接続された配線パターン
とを前記基板に形成し、前記溝の上部を覆う天板と前記
溝の正面部を覆うノズル板とを取り付けて複数のインク
室を形成したインクジェットプリンタヘッドにおいて、
飛翔させるべきインク滴の大きさに基づいて前記ノズル
板のインク吐出口の吐出側の穴径φa を定めるとともに
前記インク室側の穴径φb を前記穴径φaよりも大きく
前記インク室の側壁に近接した大きさになるようにテー
パ状のインク吐出口であるように形成したので、設計上
の仕様から決定されるインク吐出口のピッチに基づいて
インク室の幅は自ずから定められ、飛翔させるべきイン
ク滴の大きさに基づいてインク吐出口の穴径φa は定め
られるが、そのインク吐出口のインク室側の穴径φb を
インク室の側壁に近接した大きさになるように規定する
ことで、すべてのインク吐出口についてその基部の流体
的なバラツキをなくし、すべてのインク吐出口からのイ
ンク滴の飛翔方向が一定であるようにすることができる
と云う効果を有する。
According to the first aspect of the present invention, a substrate is formed by laminating at least one or more piezoelectric members polarized in the thickness direction, and at least a plurality of grooves parallel to each other are separated from the substrate. Partially formed side walls made of the piezoelectric member are formed at equal intervals, electrodes for applying voltage to the piezoelectric members forming the side walls, and wiring patterns connected to these electrodes are formed on the substrate, and the groove is formed. An ink jet printer head in which a plurality of ink chambers are formed by attaching a top plate covering the upper part of the groove and a nozzle plate covering the front part of the groove,
Based on the size of the ink droplet to be ejected, the ejection side hole diameter φa of the ink ejection port of the nozzle plate is determined, and the hole diameter φb on the ink chamber side is larger than the hole diameter φa on the side wall of the ink chamber. The width of the ink chamber is naturally determined based on the pitch of the ink ejection ports determined from design specifications because the ink ejection ports are formed to be tapered so that they are close to each other, and the ink ejection ports should be made to fly. The hole diameter φa of the ink discharge port is determined based on the size of the ink droplet, but by defining the hole diameter φb of the ink discharge port on the ink chamber side so as to be close to the side wall of the ink chamber. In addition, there is an effect that the fluid variation at the base of all the ink discharge ports can be eliminated and the flying direction of the ink droplet from all the ink discharge ports can be kept constant.

【0017】請求項2記載の発明は、板厚方向に分極し
た少なくとも1枚以上の圧電部材を積層した基板を形成
し、この基板に互いに平行な複数の溝とこれらの溝を隔
てる少なくとも一部が前記圧電部材からなる側壁とを等
間隔に形成し、前記側壁を形成する圧電部材に電圧を印
加する電極とこれらの電極に接続された配線パターンと
を前記基板に形成し、前記溝の上部を覆う天板と前記溝
の正面部を覆うノズル板とを取り付けて複数のインク室
を形成したインクジェットプリンタヘッドにおいて、飛
翔させるべきインク滴の大きさに基づいて前記ノズル板
のインク吐出口の吐出側の穴径φa を定めるとともに前
記インク吐出口の前記インク室側の側面を円弧状に湾曲
させた円弧状部により形成し、この円弧状部の終端位置
を前記インク室の側壁の面に略一致させたので、設計上
の仕様から決定されるインク吐出口のピッチに基づいて
インク室の幅は自ずから定められ、飛翔させるべきイン
ク滴の大きさに基づいてインク吐出口の穴径φa は定め
られるが、そのインク吐出口のインク室側に円弧部を形
成し、この円弧部の終端部をインク室の側壁の面に略一
致させたことで、すべてのインク吐出口についてその基
部の流体的なバラツキをなくし、すべてのインク吐出口
からのインク滴の飛翔方向が一定であるようにすること
ができると云う効果を有する。
According to a second aspect of the present invention, a substrate is formed by laminating at least one or more piezoelectric members polarized in the thickness direction, and a plurality of grooves parallel to each other and at least a portion separating the grooves are formed on the substrate. Forming a side wall made of the piezoelectric member at equal intervals, forming electrodes for applying a voltage to the piezoelectric member forming the side wall and a wiring pattern connected to these electrodes on the substrate, and forming an upper portion of the groove. In the ink jet printer head having a plurality of ink chambers formed by attaching a top plate for covering the nozzle and a nozzle plate for covering the front part of the groove, the ejection of the ink ejection port of the nozzle plate based on the size of the ink droplet to be ejected The side of the ink discharge port on the side of the ink chamber is formed by an arcuate portion curved in an arc shape, and the end position of the arcuate portion is defined by the side of the ink chamber. The width of the ink chamber is naturally determined based on the pitch of the ink ejection port determined from the design specifications, and the width of the ink ejection port is determined based on the size of the ink droplet to be ejected. Although the hole diameter φa is determined, a circular arc portion is formed on the ink chamber side of the ink discharge port, and the end portion of the circular arc section substantially matches the surface of the side wall of the ink chamber, so that all the ink discharge ports are formed. There is an effect that the fluid variation of the base can be eliminated and the flying direction of the ink droplet from all the ink discharge ports can be kept constant.

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

【図1】本発明の実施の第一の形態を示すインクジェッ
トプリンタヘッドの全体構造を示す一部を切り欠いた斜
視図である。
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing the entire structure of an ink jet printer head according to a first embodiment of the present invention.

【図2】溝に電極及び絶縁膜を形成した状態の縦断正面
図である。
FIG. 2 is a vertical sectional front view showing a state where an electrode and an insulating film are formed in a groove.

【図3】基板と天板との両者の位置関係を示すもので、
(a)は両者がずれた状態を示し、(b)は両者間に凹みが
発生した状態を示し、(c)は開口面を平坦に仕上げた状
態を示すものである。
FIG. 3 shows a positional relationship between a substrate and a top plate.
(a) shows a state in which both are shifted, (b) shows a state in which a dent is generated between the two, and (c) shows a state in which the opening surface is finished flat.

【図4】基板と天板との分解斜視図である。FIG. 4 is an exploded perspective view of a substrate and a top plate.

【図5】基板に天板を接着したヘッド本体の斜視図であ
る。
FIG. 5 is a perspective view of a head body in which a top plate is bonded to a substrate.

【図6】インク吐出口とインク室との関係を示す一部を
拡大した断面図である。
FIG. 6 is a partially enlarged cross-sectional view showing a relationship between an ink ejection port and an ink chamber.

【図7】本発明の第二の形態を示すもので、インク吐出
口とインク室との関係を示す一部を拡大した断面図であ
る。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a second embodiment of the present invention, in which a part of a relationship between an ink discharge port and an ink chamber is enlarged.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 基板 4 溝 5 側壁 7 配線パターン 8 電極 9 天板 11 インク室 15 インク吐出口 16 ノズル板 3 Substrate 4 Groove 5 Side wall 7 Wiring pattern 8 Electrode 9 Top plate 11 Ink chamber 15 Ink ejection port 16 Nozzle plate

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 板厚方向に分極した少なくとも1枚以上
の圧電部材を積層した基板を形成し、この基板に互いに
平行な複数の溝とこれらの溝を隔てる少なくとも一部が
前記圧電部材からなる側壁とを等間隔に形成し、前記側
壁を形成する圧電部材に電圧を印加する電極とこれらの
電極に接続された配線パターンとを前記基板に形成し、
前記溝の上部を覆う天板と前記溝の正面部を覆うノズル
板とを取り付けて複数のインク室を形成したインクジェ
ットプリンタヘッドにおいて、飛翔させるべきインク滴
の大きさに基づいて前記ノズル板のインク吐出口の吐出
側の穴径φa を定めるとともに前記インク室側の穴径φ
b を前記穴径φa よりも大きく前記インク室の側壁に近
接した大きさになるようにテーパ状のインク吐出口であ
るように形成したことを特徴とするインクジェットプリ
ンタヘッド。
A substrate is formed by laminating at least one or more piezoelectric members polarized in a plate thickness direction, and a plurality of grooves parallel to each other on the substrate and at least a part separating the grooves is formed of the piezoelectric member. Forming side walls at equal intervals, forming an electrode for applying a voltage to the piezoelectric member forming the side wall and a wiring pattern connected to these electrodes on the substrate;
In an ink jet printer head having a plurality of ink chambers formed by attaching a top plate that covers the upper part of the groove and a nozzle plate that covers the front part of the groove, the ink in the nozzle plate is determined based on the size of the ink droplet to be ejected. The hole diameter φa on the discharge side of the discharge port is determined and the hole diameter φ on the ink chamber side is determined.
An ink jet printer head, wherein b is a tapered ink ejection port so as to be larger than the hole diameter φa and close to the side wall of the ink chamber.
【請求項2】 板厚方向に分極した少なくとも1枚以上
の圧電部材を積層した基板を形成し、この基板に互いに
平行な複数の溝とこれらの溝を隔てる少なくとも一部が
前記圧電部材からなる側壁とを等間隔に形成し、前記側
壁を形成する圧電部材に電圧を印加する電極とこれらの
電極に接続された配線パターンとを前記基板に形成し、
前記溝の上部を覆う天板と前記溝の正面部を覆うノズル
板とを取り付けて複数のインク室を形成したインクジェ
ットプリンタヘッドにおいて、飛翔させるべきインク滴
の大きさに基づいて前記ノズル板のインク吐出口の吐出
側の穴径φa を定めるとともに前記インク吐出口の前記
インク室側の側面を円弧状に湾曲させた円弧状部により
形成し、この円弧状部の終端位置を前記インク室の側壁
の面に略一致させたことを特徴とするインクジェットプ
リンタヘッド。
2. A substrate is formed by laminating at least one or more piezoelectric members polarized in a plate thickness direction, and a plurality of grooves parallel to each other and at least a part separating the grooves is formed of the piezoelectric member. Forming side walls at equal intervals, forming an electrode for applying a voltage to the piezoelectric member forming the side wall and a wiring pattern connected to these electrodes on the substrate;
In an ink jet printer head having a plurality of ink chambers formed by attaching a top plate that covers the upper part of the groove and a nozzle plate that covers the front part of the groove, the ink in the nozzle plate is determined based on the size of the ink droplet to be ejected. The diameter of the hole φa on the discharge side of the discharge port is defined, and the side surface of the ink discharge port on the side of the ink chamber is formed by an arcuate portion curved in an arc shape. An ink jet printer head characterized by being substantially coincident with the surface of (1).
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007069381A (en) * 2005-09-05 2007-03-22 Canon Inc Inkjet recording head and inkjet recorder
JP2010247537A (en) * 2009-04-17 2010-11-04 Xerox Corp Inkjet printing system

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