JPH1029303A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents

インクジェット記録ヘッド

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Publication number
JPH1029303A
JPH1029303A JP10156797A JP10156797A JPH1029303A JP H1029303 A JPH1029303 A JP H1029303A JP 10156797 A JP10156797 A JP 10156797A JP 10156797 A JP10156797 A JP 10156797A JP H1029303 A JPH1029303 A JP H1029303A
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JP
Japan
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adhesive
ink
recording head
jet recording
partition
Prior art date
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Pending
Application number
JP10156797A
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English (en)
Inventor
Naoki Matsui
直樹 松井
Hisashi Takada
久 高田
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.)
Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Publication date
Application filed by Minolta Co Ltd filed Critical Minolta Co Ltd
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Publication of JPH1029303A publication Critical patent/JPH1029303A/ja
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧電体と隔壁との接着剤層を薄くして圧電体
の変形が無駄なくインクキャビティに伝えると共に、圧
電体と隔壁との接着を強固にして剥離耐久性を向上させ
る接着構造を提供する。 【解決手段】 圧電体38又は隔壁40接着剤42を塗
布した後、圧電体38と隔壁とを押圧して両者の接着面
から接着剤をはみ出し、このはみ出した接着剤を曲面状
に面取りして整形する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、入力信号に応じて
圧電体を変形することによりインクキャビティ内のイン
クを加圧して噴射するインクジェット記録ヘッドに関す
る。
【0002】
【従来の技術】ドロップ・オン・デマンド(DOD)型
インクジェット記録ヘッドの一つに、図1に示すよう
に、インクキャビティ12とインク吐出口14とを有す
るチャンネルプレート10と、インクキャビティ12を
覆う隔壁16と、圧電体18と、この圧電体18を支持
する基板20とを備えたものが知られている。この記録
ヘッドでは、圧電体18の変形に基づいて隔壁16を変
形し、これによりインクキャビティ12内のインク22
を加圧してインク吐出口14から噴射するので、圧電体
18の変形を確実に隔壁16、さらにインクキャビティ
12内のインク22に伝える必要がある。このため、通
常、圧電体18は接着剤24により隔壁16に固定され
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記インクジ
ェット記録ヘッドに対しては、例えば、4kHz−80
時間(約1×109回)以上の連続駆動によっても圧電
体18と隔壁16が剥離しない程度の耐久性が要求され
るが、単に圧電体18と隔壁16との間に接着剤を塗布
するだけでは充分に接着耐久性を満足できないおそれが
あった。
【0004】また、接着剤24の厚みを大きくすると、
耐久性はある程度改善されるものの、接着剤24の厚み
が大きくなると圧電体18の変形が接着剤24に吸収さ
れて、インク20の加圧力や飛翔力が低下するという問
題があった。図2に、圧電体18と接着剤24との接触
部(a点)における変位量、接着剤24と隔壁16との
接触部(中央部:b点、端部:c点、b点とc点の中
間:d点)の平均変位量と、隔壁の変位ロス量及び圧電
体変位量に対する変位ロスの割合を接着剤の厚さ(5、
25、50μm)ごとに有限要素法で解析した結果を示
す。図2から明らかなように、接着剤の厚みが大きくな
るに従って変位ロスが増加し、インク22の飛翔力が低
下することが理解できる。なお、接着剤のヤング率は3
0kgf/cm2と仮定した。
【0005】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明のインク
ジェット記録ヘッドは、振動部材と被固定部材との対向
面を接着剤により接着するとともに、該対向面の隣接部
分に接着剤を塗布して上記振動部材と上記被固定部材と
の間に面取り部を形成するものである。また、本発明の
インクジェット記録ヘッドは、振動部材あるいは振動部
材が接着される被接着部材の少なくともいずれか一方に
接着剤を塗布した後、振動部材と被接着部材とを押圧し
て両者の接着面から接着剤をはみ出して両者を接着する
ものである。
【0006】
【発明の作用及び効果】上記インクジェット記録ヘッド
によれば、振動部材と被接着部材との対向面が接着され
るとともに、該対向面の隣接部分において、振動部材と
被接着部材との間に接着剤の面取り部、あるいは、接着
剤のはみ出し部を形成するようにしたので、両者は対向
面以外でも接着される。これにより、振動部材と隣接部
材との接着強度及び剥離耐久性が向上する。また、これ
により接着剤の厚みを小さくすることができるので、振
動部材の振動が接着剤に吸収されることが最小限に抑え
られる。
【0007】
【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3はDOD型
インクジェット記録ヘッド30の拡大断面、図4は記録
ヘッド30の部分拡大断面を示す。この記録ヘッド30
において、非圧電材料からなる基板32の上には圧電材
料からなる圧電部材34が固定されている。圧電部材3
4は、両側の支持部36と、これら支持部36の間に等
間隔に配置された複数の圧電アクチュエータ38からな
る。各圧電アクチュエータ38は、上面と下面に電極
(図示せず)を有すると共に電極の対向方向に分極処理
されており、電極間に電圧が印加されると変形するよう
にしてある。圧電部材34の上には隔壁40が配置さ
れ、支持部36と圧電アクチュエータ38がそれぞれ接
着剤42により隔壁40に固着されている。さらに、隔
壁40の上には非圧電材料からなるチャンネルプレート
44が固定されている。チャンネルプレート44は、圧
電アクチュエータ38に対向する部分にインク45を収
容するインクキャビティ46を備えており、このインク
キャビティ46の底部が隔壁40で塞がれている。ま
た、チャンネルプレート44は、各インクキャビティ4
6に収容されたインク45を吐出するノズル48を備え
ている。以上のように構成されたインクジェット記録ヘ
ッド30では、電極間に電圧が印加されると圧電アクチ
ュエータ38が変形し、これにより圧電アクチュエータ
38と接する隔壁部分がインクキャビティ46に向かっ
て湾曲する。これにより、インクキャビティ46内のイ
ンク45が加圧されてノズル48からインクが吐出す
る。
【0008】圧電アクチュエータ38と隔壁40との接
着について図5(a)、(b)を参照して説明する。こ
れら圧電アクチュエータ38と隔壁40との接着は、ま
ず図5(a)に示すように、スクリーン印刷又はパッド
印刷などの手法により圧電アクチュエータ38の隔壁対
向面に所定量の接着剤42を塗布する。塗布する接着剤
42の量については後述する。次に図5(b)に示すよ
うに、隔壁40を圧電アクチュエータ38に向けて加圧
し、圧電アクチュエータ38と隔壁40との間から余分
な接着剤42をはみ出す。これにより、圧電アクチュエ
ータ38と隔壁40との間の接着剤42の厚みを、圧電
アクチュエータ38の表面粗さ(通常3〜5μm)以下
にすることができる。最後に、後述する方法によりはみ
出した接着剤42を面取りして内側に向かって凸状の曲
面に整形する。整形曲面の断面が円弧であると仮定した
ときの整形曲面の半径rは3〜200μmとすることが
好ましい。また、上記半径rは、隣接する圧電体間の距
離の半分より小さく、かつ、圧電体の高さの半分より小
さくすることが好ましい。
【0009】はみ出した接着剤42の整形は、例えば図
6(a),(b)に示すように、先端角部を外側に凸の
曲面に加工し、少なくとも接着剤との接触部に離型性の
よいフッ素系樹脂等をコーティングするか良離型性の処
理を施した整形治具50をはみ出した接着剤42に押し
付けて所望の曲面52とすることにより行うことができ
る。その他、使用する接着剤の粘度と表面張力にによっ
ては、接着した圧電アクチュエータ38と隔壁40に振
動及び/又は遠心力を加えて同様に整形することも可能
である。
【0010】接着剤42の塗布量について図7を参照し
て説明する。いま、圧電アクチュエータ38の幅をW、
圧電アクチュエータ38と隔壁40との間に塗布される
接着剤の最終厚みをD、はみ出した接着剤42の整形曲
面の半径をrとすると、当初圧電アクチュエータ38に
塗布する接着剤の単位長さ当たりの量は、[2(4−
π)r2+4DW]/4Wで与えられる。
【0011】接着剤42の整形曲面52の半径rを8
0、40、10、0μmとしたそれぞれの形態につい
て、インクキャビティ46に向かって隔壁40に100
gf/mm2の力が作用した場合に接着剤42に生じる
最大引張応力を有限要素法により解析して求めた。結果
を図8に示す。この図に示すように、曲面の無い場合
(形態d)、最大引張応力は2295gf/mm2であ
ったが、曲面の半径が大きくなるに従って最大引張応力
は減少し、曲面半径rが80μmの場合には最大引張応
力は708gf/mm2(曲面が無い場合の約3分の
1)であった。
【0012】圧電アクチュエータ38と隔壁40との間
から接着剤をはみ出し、このはみ出した接着剤を曲面整
形した場合としない場合、及び接着剤42のはみ出し無
しの場合について、連続駆動耐久試験を行った。耐久試
験は、振動回数10億回(109)まで所定の間隔ごと
に隔壁の剥離の有無を確認し、剥離の発生した時点での
振動回数(駆動耐久回数)を調べることにより行った。
使用した接着剤はエポキシ系AZ−15(チバガイギ
製)である。結果を図9の表(a)、(b)に示す。な
お、図中、「E+n」は10+nを示し、例えばE+08
は10+8、E−03は10-3を意味する。電極間に印加
した電圧−周波数は30V−4kHzである。
【0013】この図に示すように、接着剤のはみ出しが
ないものでは、接着剤の厚さが5μmのとき240万回
の連続駆動で隔壁が剥離した。また、目標とする10億
回の連続駆動に対して隔壁の剥離を防止するためには、
接着剤の厚さを50μm以上にする必要があった。一
方、接着剤のはみ出しがありかつ曲面整形していないも
のでは、はみ出し部分の断面積を大きくすることによ
り、耐久性を向上させることができた。例えば、接着剤
の厚さが5μmのとき、はみ出し部分の断面積を約1.
0×10-2(mm2)以上にすると、10億回の連続駆
動に対して隔壁の剥離を防止することができた。さら
に、はみ出した接着剤を整形して曲面とした場合、例え
ば、接着剤の厚さが僅か5μmであっても整形曲面半径
を25μm以上にすれば目標とする10億回の連続駆動
に対しても隔壁の剥離を防止できた。換言すれば、接着
剤のはみ出し部分を整形したものはしないものに比べて
著しく耐久性が良くなることが理解できる。
【0014】なお、上記実施例では、圧電アクチュエー
タ38と隔壁40との間に塗布する接着剤に関して説明
したが、図10に示すように、隔壁40とヘッド本体4
4との間に塗布する接着剤についても同様に両者の接触
部からはみ出し、振動や遠心力を加えてはみ出した接着
剤を曲面状に整形しても同様の効果が得られる。なお、
図10以降の図において、同様の部材には同じ符号を付
し、詳しい説明は省略する。
【0015】また、図11に示すように、圧電アクチュ
エータ38と基板32とを接着剤42で固着する形態の
記録ヘッド、又は両者を部分的に接着剤42で固着する
形態の記録ヘッドでは、これら圧電アクチュエータ38
と基板32との接着も同様に行ってもよい。
【0016】さらに、図12に示すように、積層タイプ
の圧電アクチュエータ54の場合、圧電アクチュエータ
54と隔壁40との間からはみ出した接着剤42の整形
曲面半径rを、隔壁40に対向する最外層すなわち非活
性層56の厚みよりも小さくし、はみ出した接着剤42
が活性層58に付着しないようにすることが好ましい。
これにより、硬化後の接着剤により圧電アクチュエータ
54の変形が拘束されることがない。また、圧電アクチ
ュエータ54と基板32との接着も同様に行うことが好
ましい。
【0017】さらにまた、以上の説明では、圧電アクチ
ュエータ38の変形に基づいて隔壁40を変形し、これ
によりインクキャビティ46内のインクを加圧する形式
の記録ヘッドを用いて説明したが、隔壁を設けずインク
キャビティの中に圧電アクチュエータを配置し、その動
きに基づいてインクを圧電アクチュエータで直接加圧し
噴射する形式の記録ヘッドにおいても、圧電アクチュエ
ータと圧電アクチュエータを固定するための基板との接
着に本発明を適用可能である。
【0018】以上の説明では、はみ出した接着剤は曲面
に整形するものとしたが、図13(a)に示すように多
角形状に整形してもよいし、図13(b)に示すように
直線状に整形してもよい。また、接着剤は圧電アクチュ
エータに塗布し、その後隔壁を押し付けて両者の接着面
から接着剤をはみ出すものとしたが、まず隔壁に接着剤
を塗布しておくようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来インクジェット記録ヘッドの部分断面図
である。
【図2】 図1のインクジェット記録ヘッドにおいて、
接着剤の厚さと変位量、変位ロスとの関係を有限要素法
で解析した結果である。
【図3】 本発明の一実施形態を示すインクジェット記
録ヘッドの断面図である。
【図4】 図3の部分拡大断面図である。
【図5】 圧電アクチュエータと隔壁との接着方法を説
明する図である。
【図6】 はみ出し接着剤を曲面整形する方法を説明す
る図である。
【図7】 接着剤の塗布量を説明する図である。
【図8】 隔壁に所定の力を作用させた場合の最大引張
応力と曲面半径との関係を示す図である。
【図9】 連続駆動耐久試験の結果を示す表を含む図で
ある。
【図10】 本発明の他の実施形態を示すインクジェッ
ト記録ヘッドの断面図である。
【図11】 本発明のさらに他の実施形態を示すインク
ジェット記録ヘッドの断面図である。
【図12】 本発明のそ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断面図である。
【図13】 接着剤の整形曲面の変形例を示す図であ
る。
【符号の説明】
30…記録ヘッド、32…基板、38…圧電アクチュエ
ータ、40…隔壁、42…接着剤、44…チャンネルプ
レート、46…インクキャビティ、50…整形治具、5
2…整形曲面。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 振動部材の振動に基づいてインクキャビ
    ティを加圧することにより該インクキャビティ内のイン
    クをインク吐出口から噴射するインクジェット記録ヘッ
    ドであって、上記振動部材の固定される被固定部材を備
    え、上記振動部材と上記被固定部材との対向面を接着剤
    により接着するとともに、該対向面の隣接部分に接着剤
    を塗布して上記振動部材と上記被固定部材との間に面取
    り部を形成したことを特徴とするインクジェット記録ヘ
    ッド。
  2. 【請求項2】 振動部材の振動に基づいてインクキャビ
    ティを加圧することにより該インクキャビティ内のイン
    クをインク吐出口から噴射するインクジェット記録ヘッ
    ドであって、上記振動部材あるいは上記振動部材が接着
    される被接着部材の少なくともいずれか一方に接着剤を
    塗布した後、上記振動部材と上記被接着部材とを押圧し
    て両者の接着面から接着剤をはみ出して両者を接着する
    ことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
  3. 【請求項3】 さらに、はみ出した接着剤を面取りした
    請求項2のインクジェット記録ヘッド。
  4. 【請求項4】 上記振動部材は、印加される電圧に応じ
    て変形する圧電体である請求項1または請求項2のイン
    クジェット記録ヘッド。
  5. 【請求項5】 上記振動部材は、印加される電圧に応じ
    て変形する圧電体に接触して設けられた薄膜である請求
    項1または請求項2のインクジェット記録ヘッド。
JP10156797A 1996-04-18 1997-04-18 インクジェット記録ヘッド Pending JPH1029303A (ja)

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JP10156797A JPH1029303A (ja) 1996-04-18 1997-04-18 インクジェット記録ヘッド

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8-96563 1996-04-18
JP9656396 1996-04-18
JP10156797A JPH1029303A (ja) 1996-04-18 1997-04-18 インクジェット記録ヘッド

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1029303A true JPH1029303A (ja) 1998-02-03

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ID=26437761

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JP10156797A Pending JPH1029303A (ja) 1996-04-18 1997-04-18 インクジェット記録ヘッド

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JP (1) JPH1029303A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012143981A (ja) * 2011-01-13 2012-08-02 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP2016027961A (ja) * 2015-10-22 2016-02-25 セイコーエプソン株式会社 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
CN108698407A (zh) * 2016-03-03 2018-10-23 株式会社理光 液体排放头、液体排放单元以及排放液体的设备
JP2019162770A (ja) * 2018-03-19 2019-09-26 株式会社リコー 液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置

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CN108698407B (zh) * 2016-03-03 2020-05-08 株式会社理光 液体排放头、液体排放单元以及排放液体的设备
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