JPH11216861A - Ink-jet head - Google Patents

Ink-jet head

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Publication number
JPH11216861A
JPH11216861A JP2060398A JP2060398A JPH11216861A JP H11216861 A JPH11216861 A JP H11216861A JP 2060398 A JP2060398 A JP 2060398A JP 2060398 A JP2060398 A JP 2060398A JP H11216861 A JPH11216861 A JP H11216861A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ink
jet head
liquid chamber
substrate
ink jet
Prior art date
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Pending
Application number
JP2060398A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Osamu Naruse
修 成瀬
Michio Umezawa
道夫 梅沢
Seiji Nagaba
誠治 長場
Nobuyasu Nakane
信保 中根
Masayuki Iwase
政之 岩瀬
Hideyuki Makita
秀行 牧田
Tsutomu Sasaki
勉 佐々木
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.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2060398A priority Critical patent/JPH11216861A/en
Publication of JPH11216861A publication Critical patent/JPH11216861A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve accuracy in position where ink drops land in an ink-jet head discharging a plurality of colors of ink drops by arranging on one substrate an energy generation means for generating energy to discharge the plurality of colors of ink drops. SOLUTION: An actuator unit 1 has a plurality of layer type piezoelectric elements 5 arranged in arrays for each of head parts 3k, 3y, 3m, 3c on an insulating ceramics substrate 4. The piezoelectric element is an energy generation means for generating energy to discharge ink drops of each color. A diaphragm 15 of a liquid chamber unit 2, and the piezoelectric elements 5 and frame members 6 of the actuator unit 1 are united by an adhesive 27. A driving waveform (pulse voltage of 10-50 V) is applied from a driving IC 10 to the piezoelectric element 5 in accordance with a record signal. The piezoelectric elements 5 are shifted in a layer direction, and the interior of pressure liquid chambers 17 is pressured via the diaphragm 15 to increase a pressure. As a result, ink drops are discharged from nozzles 21.

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】本発明はインクジェットヘッ
ドに関し、特に複数の色のインク滴を吐出するインクジ
ェットヘッドに関する。
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 for discharging ink droplets of a plurality of colors.

【0002】[0002]

【従来の技術】プリンタ、ファクシミリ、複写装置等に
用いられるインクジェット記録装置は、記録ヘッドであ
るインクジェットヘッドのノズルからインク滴を吐出さ
せて記録媒体(画像を記録するもの意味であり、普通
紙、光沢フィルム紙、コート紙等の「紙」に限定される
ものではなく、OHPシート等も含む。)に画像を記録
するものである。特に、インクジェット記録装置はカラ
ー化が容易なことから多用されるようになっている。
2. Description of the Related Art An ink jet recording apparatus used for a printer, a facsimile, a copying machine, etc. discharges ink droplets from nozzles of an ink jet head which is a recording head to record a recording medium (images are recorded. The image is not limited to “paper” such as glossy film paper and coated paper, but also includes OHP sheets and the like.) In particular, ink jet recording apparatuses have come to be frequently used because they are easy to colorize.

【0003】このインクジェット記録装置としては、例
えば、副走査方向に配列した複数のノズルを有する記録
ヘッド(1又は複数のヘッドで構成)を主走査方向に移
動させ、記録媒体を主走査方向と直交する副走査方向に
移動させながら、各ノズルからイエロー(Y)、マゼン
タ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の4色のイン
ク滴を選択的に吐出させて、記録媒体上にカラー画像を
記録するシリアル型、或いは記録媒体の幅相当分の長さ
のヘッドを備えて、記録媒体を副走査方向に移動しなが
ら記録するライン型のカラーインクジェット記録装置が
知られている。
In this ink jet recording apparatus, for example, a recording head having one or a plurality of nozzles arranged in a sub-scanning direction is moved in a main scanning direction, and a recording medium is orthogonal to the main scanning direction. While moving in the sub-scanning direction, ink droplets of four colors of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) are selectively ejected from each nozzle, and color ink is ejected onto a recording medium. 2. Description of the Related Art There has been known a serial type color ink jet printing apparatus which prints an image while moving the printing medium in a sub-scanning direction with a head having a length corresponding to the width of the printing medium.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述したように複数の
色のインク滴を吐出してカラー画像を記録する場合、ノ
ズルかた吐出する各色のインク滴が記録媒体上に精度良
く着弾することが高画質画像を記録する上で重要であ
る。このインク滴の着弾位置精度を決める要因として
は、大別すると、次の4因子がある。
As described above, when a color image is recorded by ejecting ink droplets of a plurality of colors, the ink droplets of each color ejected from a nozzle may land on a recording medium with high accuracy. This is important for recording high-quality images. The factors that determine the landing position accuracy of the ink droplets are roughly classified into the following four factors.

【0005】第1に、一色に対して複数のノズルを設け
ていることから、ノズル形成部材(ノズル板)には各ノ
ズルの間隔を高いピッチ精度で配列することが必要であ
る。この場合、当然ピッチ間隔方向だけでなく、ノズル
列の真直精度も要求される。第2に、ノズルの物理的な
位置精度でなくノズル自体の精度が要因となる。即ち、
ノズルの真円度やノズル出口の濡れ性である。これらが
ノズル間でばらつくと噴射方向がばらつき、ドット位置
精度が不良になる。この中には、ノズル内のゴミ等も一
種の真円度不良に含まれる。
First, since a plurality of nozzles are provided for one color, it is necessary to arrange the nozzles on a nozzle forming member (nozzle plate) with high pitch accuracy. In this case, naturally, not only the pitch direction but also the straightness of the nozzle row is required. Second, the accuracy of the nozzle itself is a factor, not the physical positional accuracy of the nozzle. That is,
The roundness of the nozzle and the wettability of the nozzle outlet. If these are dispersed among the nozzles, the ejection direction varies, resulting in poor dot position accuracy. Among them, dust and the like in the nozzle are also included in a kind of roundness defect.

【0006】第3に、シリアルプリンタの場合にはキャ
リッジの送り方向(主走査方向)と記録媒体の送り方向
(副走査方向)のそれぞれの送り精度がある。第4に、
複数色を印字する際には、各色のヘッドの位置関係が重
要な要因になる。即ち、ある一色を基準に並び方向のピ
ッチ、長手方向のずれや傾きが色ずれという画像を乱す
大きな要因になる。位置が高精度に
Thirdly, in the case of a serial printer, there are respective feeding accuracies in the feeding direction of the carriage (main scanning direction) and the feeding direction of the recording medium (sub-scanning direction). Fourth,
When printing multiple colors, the positional relationship between the heads of each color is an important factor. That is, the pitch in the arrangement direction and the shift or inclination in the longitudinal direction on the basis of a certain color are major factors that disturb the image, which is called color shift. Positioning with high accuracy

【0007】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、複数の色のインク滴を吐出させるインクジェット
ヘッドにおけるインク滴着弾位置精度を向上することを
目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to improve the accuracy of the ink droplet landing position in an ink jet head that discharges ink droplets of a plurality of colors.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項1のインクジェットヘッドは、複数の色のイ
ンク滴を吐出するインクジェットヘッドにおいて、複数
の色のインク滴を吐出させるエネルギーを発生するエネ
ルギー発生手段を1枚の基板上に配設している構成とし
た。
In order to solve the above-mentioned problems, an ink jet head according to a first aspect of the present invention generates an energy for discharging a plurality of color ink droplets in an ink jet head for discharging a plurality of color ink droplets. Energy generating means is arranged on a single substrate.

【0009】請求項2のインクジェットヘッドは、上記
請求項1のインクジェットヘッドにおいて、前記基板に
は電極パターンを形成すると共に、この電極パターンを
前記基板の裏面側に電気的に接続するスルーホールを形
成している構成とした。
According to a second aspect of the present invention, in the inkjet head of the first aspect, an electrode pattern is formed on the substrate, and a through-hole for electrically connecting the electrode pattern to a back surface of the substrate is formed. Configuration.

【0010】請求項3のインクジェットヘッドは、上記
請求項1又は2のインクジェットヘッドにおいて、前記
基板上のエネルギー発生手段に対応して、ノズルを形成
したノズル形成部材、前記ノズルが連通するインク液
室、前記エネルギー発生手段のエネルギーを前記インク
液室に伝達する振動板を一体的に構成した液室ユニット
を接合している構成とした。
According to a third aspect of the present invention, in the ink jet head of the first or second aspect, a nozzle forming member having a nozzle formed therein corresponding to the energy generating means on the substrate, and an ink liquid chamber communicating with the nozzle. And a liquid chamber unit integrally formed with a vibration plate for transmitting the energy of the energy generating means to the ink liquid chamber.

【0011】請求項4のインクジェットヘッドは、上記
請求項3のインクジェットヘッドにおいて、前記液室ユ
ニットのノズル形成部材及び/又は振動板に位置合せ用
のアライメントマークを設け、前記基板上には位置合せ
用スリット溝を設けている構成とした。
According to a fourth aspect of the present invention, in the ink jet head of the third aspect, an alignment mark for alignment is provided on a nozzle forming member and / or a diaphragm of the liquid chamber unit, and the alignment mark is provided on the substrate. The slit groove is provided.

【0012】請求項5のインクジェットヘッドは、上記
請求項1乃至4のいずれかのインクジェットヘッドにお
いて、インク滴吐出面には各色の境界部に撥水性の異な
る領域或いは溝を設けている構成とした。
According to a fifth aspect of the present invention, in the ink jet head according to any one of the first to fourth aspects, a region or a groove having different water repellency is provided on a boundary portion of each color on an ink droplet ejection surface. .

【0013】請求項6のインクジェットヘッドは、上記
請求項1乃至6のいずれかのインクジェットヘッドにお
いて、前記エネルギー発生手段が電気機械変換素子から
なる構成とした。
According to a sixth aspect of the present invention, in the ink jet head according to any one of the first to sixth aspects, the energy generating means includes an electromechanical transducer.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。図1は本発明を適用したイン
クジェットヘッドの一例を示す断面図、図2は同ヘッド
のアクチュエータユニットの平面図、図3は同アクチュ
エータユニットの裏面図、図4は同ヘッドの液室ユニッ
トの拡大図、図5は同液室ユニットの平面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. 1 is a sectional view showing an example of an ink jet head to which the present invention is applied, FIG. 2 is a plan view of an actuator unit of the head, FIG. 3 is a rear view of the actuator unit, and FIG. 4 is an enlarged view of a liquid chamber unit of the head. FIG. 5 and FIG. 5 are plan views of the liquid chamber unit.

【0015】このインクジェットヘッドは、アクチュエ
ータユニット1と液室ユニット2とを備え、これらのア
クチュエータユニット1及び液室ユニット2でブラック
(Bk)インクのインク滴を吐出するためのヘッド部3
k、イエロー(Y)インクのインク滴を吐出するための
ヘッド部3y、マゼンタ(M)インクのインク滴を吐出
するためのヘッド部3m、シアン(C)インクのインク
滴を吐出するためのヘッド部3cを一体的に形成してい
る、
This ink-jet head includes an actuator unit 1 and a liquid chamber unit 2, and a head unit 3 for ejecting black (Bk) ink droplets from the actuator unit 1 and the liquid chamber unit 2.
k, a head unit 3y for ejecting ink droplets of yellow (Y) ink, a head unit 3m for ejecting ink droplets of magenta (M) ink, and a head for ejecting ink droplets of cyan (C) ink Part 3c is integrally formed,

【0016】アクチュエータユニット1は、セラミック
ス基板、例えばチタン酸バリウム、アルミナ、フォルス
テライトなどの絶縁性の1枚の基板4上に、各色のイン
ク滴を吐出させるエネルギーを発生するエネルギー発生
手段である複数の積層型圧電素子5を、各ヘッド部3
k,3y,3m,3c毎に列状に配設している。また、
基板4上には、各ヘッド部3k,3y,3m,3cの間
のヘッド間隔壁部及び外周隔壁部となるフレーム部材6
を配設している。
The actuator unit 1 is a plurality of energy generating means for generating energy for discharging ink droplets of each color onto a single insulating substrate 4 such as barium titanate, alumina, forsterite or the like. Of each of the head units 3
They are arranged in rows for each of k, 3y, 3m, and 3c. Also,
On the substrate 4, a frame member 6 serving as a head interval wall portion and an outer peripheral partition portion between the respective head portions 3k, 3y, 3m, 3c.
Is arranged.

【0017】圧電素子5としては、例えば10層以上の
積層型圧電素子を用いる。この積層型圧電素子は、厚さ
10〜50μm/1層のチタン酸ジルコン酸鉛(PZ
T)と、厚さ数μm/1層の銀・パラジューム(AgP
d)からなる内部電極とを交互に積層したものである。
また、複数の圧電素子5は、4つの圧電素子部材を基板
4上に接合した状態で、図2に示すようにスリット加工
を施して基板4まで切込んだスリット溝7を形成するこ
とで複数個の圧電素子5に分割形成したものである。な
お、圧電定数の大きいチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)
を圧電素子5に用いてスリット加工する場合、圧電素子
5を接合する基板4にも圧電素子と同材質のチタン酸バ
リウム系セラミック材料を用いることで、スリット加工
が比較的容易になる。
As the piezoelectric element 5, for example, a laminated piezoelectric element having ten or more layers is used. This laminated piezoelectric element has a lead zirconate titanate (PZ) having a thickness of 10 to 50 μm / 1 layer.
T) and silver / palladium (AgP) with a thickness of several μm / 1 layer
and the internal electrodes of d) are alternately laminated.
Further, the plurality of piezoelectric elements 5 are formed by forming slit grooves 7 cut into the substrate 4 by performing slit processing as shown in FIG. The piezoelectric element 5 is divided and formed. Note that lead zirconate titanate (PZT) having a large piezoelectric constant
When slitting is performed using the piezoelectric element 5, the slit processing is relatively easy by using a barium titanate-based ceramic material of the same material as the piezoelectric element also for the substrate 4 to which the piezoelectric element 5 is bonded.

【0018】基板4上には各圧電素子5の端面電極に接
続するための共通電極パターン8及び個別電極パターン
9をNi・Au蒸着、Auメッキ、AgPtペースト印刷、
AgPdペースト印刷等で形成している。これらの共通電
極パターン8及び個別電極パターン9は導電性接着剤等
を介して各圧電素子5の端面電極に接続する。また、基
板4の裏面側には各ヘッド部3k,3y,3m,3cの
各圧電素子5に対して駆動波形を与えるための駆動IC
10を取付けている。
On the substrate 4, a common electrode pattern 8 and an individual electrode pattern 9 for connecting to the end face electrodes of each piezoelectric element 5 are formed by Ni / Au evaporation, Au plating, AgPt paste printing,
It is formed by AgPd paste printing or the like. These common electrode patterns 8 and individual electrode patterns 9 are connected to end electrodes of each piezoelectric element 5 via a conductive adhesive or the like. A drive IC for giving a drive waveform to each piezoelectric element 5 of each of the heads 3k, 3y, 3m, 3c is provided on the back side of the substrate 4.
10 is attached.

【0019】そして、基板4には各圧電素子毎の個別電
極パターン9と基板裏面側との導通を取るためのスルー
ホール11を穿設し、このスルーホール11及び基板裏
面の個別電極用パターン9Bを介して基板裏面側の駆動
IC10と電気的に接続している。また、共通電極パタ
ーン8についても裏面側とのスルーホール12を穿設し
て基板裏面側の共通電極用パターン8Bを介して駆動I
C10と電気的に接続している。なお、スリット加工で
分割される共通電極パターン8は導電性膜を成膜して各
圧電素子5間を接続することができる。
The substrate 4 is provided with a through-hole 11 for establishing conduction between the individual electrode pattern 9 for each piezoelectric element and the back surface of the substrate, and the through-hole 11 and the individual electrode pattern 9B on the back surface of the substrate are provided. And is electrically connected to the drive IC 10 on the rear surface side of the substrate. The common electrode pattern 8 is also provided with a through-hole 12 with the back surface side, and the drive IC is driven through the common electrode pattern 8B on the back surface side of the substrate.
It is electrically connected to C10. The common electrode pattern 8 divided by the slit processing can be formed by forming a conductive film to connect the piezoelectric elements 5 to each other.

【0020】一方、液室ユニット2は、振動板15と、
各ヘッド部3k,3y,3m,3cの間のヘッド間隔壁
部及び外周隔壁部となるフレーム部材16と、各圧電素
子5に対応する加圧液室17、加圧液室17にインクを
供給する共通液室18及び共通液室18と加圧液室17
を連通する流体抵抗部を兼ねたインク供給路19を形成
する液室隔壁部材20と、各加圧液室17に連通してイ
ンク滴を吐出するノズル21を形成した1枚のノズル板
22とを積層して接合している。
On the other hand, the liquid chamber unit 2 includes a diaphragm 15
Ink is supplied to the pressurized liquid chambers 17 corresponding to the piezoelectric elements 5 and ink to the pressurized liquid chambers 17 corresponding to the piezoelectric elements 5, and the frame member 16 serving as a head spacing wall and an outer peripheral partition between the heads 3 k, 3 y, 3 m, 3 c. Common liquid chamber 18 and common liquid chamber 18 and pressurized liquid chamber 17
A liquid chamber partition member 20 that forms an ink supply path 19 also serving as a fluid resistance section that communicates with the pressure chambers, and a single nozzle plate 22 that communicates with each pressurized liquid chamber 17 and forms a nozzle 21 that discharges ink droplets. Are laminated and joined.

【0021】この液室ユニット2は、図4に示すよう
に、振動板15に液室隔壁部材20の一部を形成する感
光性樹脂層によってフォトリソプロセスで高精度の微細
な所定の液室パターンを形成し、ノズル板22にも液室
隔壁部材20の残部を形成する感光性樹脂層によってフ
ォトリソプロセスで高精度の微細な所定の液室パターン
を形成して、感光性樹脂層同士を熱圧着で接合してユニ
ット化している。感光性樹脂材料の主成分はメタクリル
樹脂であるので、両者を150〜200℃の温度で加熱
しながら、且つ、1〜2kgf/cm2の圧力で加圧す
ることで容易に融着接合することができる。
As shown in FIG. 4, the liquid chamber unit 2 is formed of a photosensitive resin layer which forms a part of the liquid chamber partition member 20 on the vibration plate 15 and has a high precision fine liquid chamber pattern formed by a photolithography process. The photosensitive resin layer which forms the remainder of the liquid chamber partition member 20 on the nozzle plate 22 also forms a high-precision fine predetermined liquid chamber pattern by a photolithographic process, and the photosensitive resin layers are thermocompression-bonded to each other. And unitized. Since the main component of the photosensitive resin material is methacrylic resin, fusion bonding can be easily performed by heating both at a temperature of 150 to 200 ° C. and applying a pressure of 1 to 2 kgf / cm 2. .

【0022】振動板15には加圧液室17に対応する部
分を薄くしたダイアフラム部を形成することができ、ダ
イアフラム部を有することで圧電素子5の変位を効率的
に加圧液室17に伝幡することができる。また、ノズル
板22のインク吐出面には、図5に示すように撥水膜2
4を成膜すると共に、各色の境界部、即ち、各ヘッド部
3k,3y,3m,3cの境界部には撥水膜24とは撥
水性の異なる撥水膜25を成膜している。この場合、撥
水膜24の濡れ性Pと撥水膜25の濡れ性Qとは、P>
Qでもよく、或いはP<Qでもよい。また、撥水性の異
なる2つの撥水膜24,25を成膜することに代えて、
境界部には図6に示すようにスリット溝26を形成して
もよい。
The diaphragm 15 can be formed with a diaphragm portion in which a portion corresponding to the pressurized liquid chamber 17 is thinned. By having the diaphragm portion, the displacement of the piezoelectric element 5 can be efficiently transferred to the pressurized liquid chamber 17. You can propagate. As shown in FIG. 5, a water-repellent film 2 is formed on the ink ejection surface of the nozzle plate 22.
At the same time, a water-repellent film 25 having a different water-repellency from the water-repellent film 24 is formed at the boundary between the colors, that is, at the boundary between the heads 3k, 3y, 3m, and 3c. In this case, the wettability P of the water-repellent film 24 and the wettability Q of the water-repellent film 25 are P>
It may be Q or P <Q. Also, instead of forming two water repellent films 24 and 25 having different water repellency,
A slit groove 26 may be formed at the boundary as shown in FIG.

【0023】なお、振動板15やノズル板22はNi電
鋳工法などで形成して金属メッキ膜、或いは樹脂プレー
トなどで製作することができる。また、撥水膜24,2
5は、例えば、PTFE−Ni共析メッキやフッ素樹脂
の電着塗装、蒸発性のあるフッ素樹脂(例えばフッ化ピ
ッチなど)を蒸着コートしたもの、シリコン系樹脂・フ
ッ素系樹脂の溶剤塗布後の焼き付け等で成膜することが
できる。
The vibration plate 15 and the nozzle plate 22 can be formed by a Ni electroforming method or the like and can be manufactured by a metal plating film or a resin plate. Further, the water repellent films 24, 2
5 is, for example, PTFE-Ni eutectoid plating, electrodeposition coating of fluororesin, vapor-deposited coating of evaporable fluororesin (for example, pitch fluoride), or silicon-based resin / fluororesin after solvent coating. The film can be formed by baking or the like.

【0024】そして、液室ユニット2の振動板15とア
クチュエータユニット1の圧電素子5及びフレーム部材
6とを接着剤27で接合して、インクジェットヘッドを
構成している。
Then, the vibration plate 15 of the liquid chamber unit 2 and the piezoelectric element 5 and the frame member 6 of the actuator unit 1 are joined with an adhesive 27 to constitute an ink jet head.

【0025】このように構成したインクジェットヘッド
においては、記録信号に応じて圧電素子5に駆動IC1
0から駆動波形(10〜50Vのパルス電圧)を印加す
ることによって、圧電素子5に積層方向の変位が生起し
て振動板15を介して加圧液室17内が加圧されて圧力
が上昇し、ノズル21からインク滴が吐出される。
In the ink jet head configured as described above, the driving IC 1 is attached to the piezoelectric element 5 in accordance with the recording signal.
By applying a drive waveform (pulse voltage of 10 to 50 V) from 0, displacement in the laminating direction occurs in the piezoelectric element 5, and the inside of the pressurized liquid chamber 17 is pressurized via the vibration plate 15 and the pressure increases. Then, an ink droplet is ejected from the nozzle 21.

【0026】そして、インク滴吐出の終了に伴い、加圧
液室17内のインク圧力が低減し、インクの流れの慣性
と駆動パルスの放電過程によって加圧液室17内に負圧
が発生してインク充填行程へ移行する。このとき、イン
クタンクから供給されたインクは共通液室18,18に
流入し、共通液室18,18からインク供給路19,1
9を経て加圧液室17内に充填される。その後、ノズル
21の出口付近のインクメニスカス面の振動が減衰し、
表面張力によってノズル21の出口付近に戻されて(リ
フィル)安定状態に至れば、次のインク滴吐出動作に移
行する。
Then, with the end of the ink droplet ejection, the ink pressure in the pressurized liquid chamber 17 is reduced, and a negative pressure is generated in the pressurized liquid chamber 17 by the inertia of the ink flow and the discharge process of the drive pulse. To the ink filling process. At this time, the ink supplied from the ink tank flows into the common liquid chambers 18, 18, and from the common liquid chambers 18, 18 to the ink supply paths 19, 1.
Through 9, the pressurized liquid chamber 17 is filled. Then, the vibration of the ink meniscus surface near the outlet of the nozzle 21 is attenuated,
When the ink is returned to the vicinity of the outlet of the nozzle 21 by the surface tension (refill) and reaches a stable state, the operation shifts to the next ink droplet ejection operation.

【0027】ここで、このインクジェットヘッドにおい
ては、1枚の基板4上に各色のインク滴を吐出させるエ
ネルギーを発生する圧電素子5,5…を配設しているの
で、各色のヘッド部3k,3y,3m,3cの位置合せ
が不要になり、ヘッド部の並び方向のピッチL(図1参
照)やノズル配列方向の傾きなどをヘッド部毎に同じに
することができ、インク滴着弾位置精度が向上して、画
像品質を向上することができる。
Here, in this ink jet head, since the piezoelectric elements 5, 5,... For generating energy for ejecting ink droplets of each color are arranged on one substrate 4, the head portions 3k, 3k, The alignment of 3y, 3m, and 3c becomes unnecessary, and the pitch L in the arrangement direction of the head units (see FIG. 1), the inclination in the nozzle arrangement direction, and the like can be made the same for each head unit. And the image quality can be improved.

【0028】また、基板4には電極パターン8,9を形
成すると共に、この電極パターン8,9を基板4の裏面
側に電気的に接続するスルーホール11,12を形成す
ることによって、複数色の液室17を持つヘッドを1つ
の基板4上に構成することができるようになり、ヘッド
の小型化を図れる。
Further, by forming electrode patterns 8 and 9 on the substrate 4 and forming through holes 11 and 12 for electrically connecting the electrode patterns 8 and 9 to the back surface of the substrate 4, a plurality of colors are formed. The head having the liquid chamber 17 can be configured on one substrate 4, and the head can be reduced in size.

【0029】さらに、基板4上のエネルギー発生手段
(圧電素子5)に対応して、ノズル21を形成したノズ
ル板22、ノズル21が連通するインク液室(加圧液室
17)、エネルギー発生手段のエネルギーをインク液室
に伝達する振動板15を一体的に構成した液室ユニット
2を接合することによって、組立性が向上し、ヘッド全
体の組立前に液室ユニットの検査を行なうことが可能に
なり、コストを低減することができる。
Further, corresponding to the energy generating means (piezoelectric element 5) on the substrate 4, a nozzle plate 22 having a nozzle 21 formed therein, an ink liquid chamber (pressurized liquid chamber 17) to which the nozzle 21 communicates, an energy generating means By joining the liquid chamber unit 2 integrally formed with the vibration plate 15 that transmits the energy of the ink to the ink liquid chamber, the assemblability is improved, and the liquid chamber unit can be inspected before assembling the entire head. And the cost can be reduced.

【0030】また、1枚のノズル板22に各色のインク
滴を吐出するノズル21を形成し、且つ境界部に撥水性
の異なる領域(撥水膜25或いはスリット溝26)を設
けることによって、隣接間ノズルから垂れたインクが他
の色のインクに混じり合う混色を防止することができ
る。或いは、インクジェットヘッドにおいてはインク吐
出面の残インク等を除去するためにワイピングを行なう
が、1つのノズル板に各色のインク滴を吐出するノズル
を形成した場合、ワイピングを行なうと、ワイピングブ
レードに付着したインクが他の色のノズル内に侵入する
などしてインクの混色が発生し、混色インクがなくなる
まで鮮明さに欠ける画像となるが、境界部に撥水性の異
なる領域があることで、ワイピングによって隣接ノズル
間のインクが混じり合うことを防止できる。
Further, the nozzles 21 for ejecting ink droplets of each color are formed on one nozzle plate 22, and regions having different water repellency (water repellent films 25 or slit grooves 26) are provided at the boundary portions, so that adjacent nozzles are provided. It is possible to prevent a color mixture in which ink dripping from the intermediate nozzle is mixed with ink of another color. Alternatively, in an inkjet head, wiping is performed to remove residual ink and the like on an ink ejection surface. However, when a nozzle for ejecting ink droplets of each color is formed on one nozzle plate, when wiping is performed, adhesion to the wiping blade occurs. When the mixed ink enters the nozzle of another color, the mixed color of the ink occurs and the image lacks sharpness until the mixed ink disappears.However, since there is an area with different water repellency at the boundary, wiping is performed. This can prevent ink between adjacent nozzles from being mixed.

【0031】次に、図7及び図8を参照して本発明の他
の実施形態について説明する。ここでは、液室ユニット
7のノズル板22から振動板15までを貫通する位置決
め用アライメントマーク(孔)27a〜27dを形成
し、一方アクチュエータユニット1の基板4上にも圧電
素子5のスリット加工時に位置決め用スリット溝28,
28を形成して位置決め用アライメントマーク29a〜
29dを設けている。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, positioning alignment marks (holes) 27a to 27d penetrating from the nozzle plate 22 to the vibration plate 15 of the liquid chamber unit 7 are formed, and the slit 4 of the piezoelectric element 5 is also formed on the substrate 4 of the actuator unit 1. Positioning slit groove 28,
28 to form alignment marks 29a-
29d are provided.

【0032】なお、液室ユニット2側のアライメントマ
ーク27a〜27dは、液室ユニット2自体を組付ける
(ノズル板22と振動板15を接合する)ときに用いる
アライメントマークを兼用することができ、また、この
アライメントマーク27a〜27dはノズル板22や振
動板15を電鋳で形成するときに同時にパターニングし
ても良いし、或いはレーザーなどを用いて後に孔明け加
工して、形成してもよい。一方、アクチュエータユニッ
ト1側のアライメントマーク29a〜29dはスリット
溝とすることで、スリット加工を行なうダイシングソー
等の機械的精度が±5μm程度であり、スクリーン印刷
でマーキングするときの精度が±20μmであることに
比較しても高い位置精度で形成できる。
The alignment marks 27a to 27d on the liquid chamber unit 2 side can also serve as alignment marks used when assembling the liquid chamber unit 2 itself (joining the nozzle plate 22 and the diaphragm 15). Further, the alignment marks 27a to 27d may be patterned at the same time when the nozzle plate 22 and the vibration plate 15 are formed by electroforming, or may be formed by using a laser or the like to form holes later. . On the other hand, the alignment marks 29a to 29d on the actuator unit 1 side are formed as slit grooves, so that the mechanical accuracy of a dicing saw or the like for performing slit processing is about ± 5 μm, and the accuracy when marking by screen printing is ± 20 μm. It can be formed with a high positional accuracy even in comparison with certain cases.

【0033】そして、液室ユニット2をアクチュエータ
ユニット1に接合するときに、アライメントマーク27
a〜27dとアライメントマーク29a〜29dとを光
学的なマーク認識によって検出して合せることで、液室
ユニット2とアクチュエータユニット1とを高い位置精
度で接合することができる。
When the liquid chamber unit 2 is joined to the actuator unit 1, the alignment mark 27
The liquid chamber unit 2 and the actuator unit 1 can be joined with high positional accuracy by detecting and matching the alignment marks a to 27d and the alignment marks 29a to 29d by optical mark recognition.

【0034】これによってアクチュエータ1の圧電素子
5の変位が効率的に液室ユニット2の加圧液室17に伝
幡されるので、変位が効率的に伝幡されないときに比べ
て圧電素子の駆動電圧を相対的に低くすることができ
る。すなわち、圧電素子の変位の伝幡効率が低いときに
は、圧電素子の駆動電圧を高くして変位を大きくする必
要が生じてくるが、このような駆動電圧の高電圧化が要
求されなくなる。また、振動板にダイアフラム部を設け
たときに生じる隣接チャンネル間での相互干渉を防止す
ることができる。
As a result, the displacement of the piezoelectric element 5 of the actuator 1 is efficiently transmitted to the pressurized liquid chamber 17 of the liquid chamber unit 2, so that the driving of the piezoelectric element is performed as compared with the case where the displacement is not efficiently transmitted. The voltage can be relatively low. That is, when the transmission efficiency of the displacement of the piezoelectric element is low, it is necessary to increase the drive voltage of the piezoelectric element to increase the displacement. However, such a high drive voltage is not required. Further, it is possible to prevent mutual interference between adjacent channels that occurs when the diaphragm is provided on the diaphragm.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1のインク
ジェットヘッドによれば、複数の色のインク滴を吐出す
るインクジェットヘッドにおいて、複数の色のインク滴
を吐出させるエネルギーを発生するエネルギー発生手段
を1枚の基板上に配設したので、各色のインク滴着弾位
置精度が向上して、画像品質を向上できる。
As described above, according to the ink-jet head of the first aspect, in the ink-jet head for discharging ink droplets of a plurality of colors, energy generating means for generating energy for discharging ink droplets of a plurality of colors. Are arranged on one substrate, the ink droplet landing position accuracy of each color is improved, and the image quality can be improved.

【0036】請求項2のインクジェットヘッドによれ
ば、上記請求項1のインクジェットヘッドにおいて、前
記基板には電極パターンを形成すると共に、この電極パ
ターンを前記基板の裏面側に電気的に接続するスルーホ
ールを形成したので、複数色の液室を持つヘッドを1つ
の基板上に構成することができて、ヘッドの小型化を図
れる。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the ink jet head of the first aspect, wherein an electrode pattern is formed on the substrate, and the through hole electrically connects the electrode pattern to the back surface of the substrate. Is formed, a head having liquid chambers of a plurality of colors can be formed on one substrate, and the size of the head can be reduced.

【0037】請求項3のインクジェットヘッドによれ
ば、上記請求項1又は2のインクジェットヘッドにおい
て、前記基板上のエネルギー発生手段に対応して、ノズ
ルを形成したノズル形成部材、前記ノズルが連通するイ
ンク液室、前記エネルギー発生手段のエネルギーを前記
インク液室に伝達する振動板を一体的に構成した液室ユ
ニットを接合したので、組立性が向上すると共に、コス
トを低減できる。
According to a third aspect of the present invention, in the inkjet head of the first or second aspect, a nozzle forming member having a nozzle formed therein corresponding to the energy generating means on the substrate, and an ink communicating with the nozzle. Since the liquid chamber unit, which integrally forms the liquid chamber and the vibration plate for transmitting the energy of the energy generating means to the ink liquid chamber, is joined, the assemblability is improved and the cost can be reduced.

【0038】請求項4のインクジェットヘッドによれ
ば、上記請求項3のインクジェットヘッドにおいて、前
記液室ユニットのノズル形成部材及び/又は振動板に位
置合せ用のアライメントマークを設け、前記基板上には
位置合せ用スリット溝を設けたので、液室ユニットを高
精度に圧電素子と接合することができる。
According to the ink jet head of the fourth aspect, in the ink jet head of the third aspect, an alignment mark for positioning is provided on the nozzle forming member and / or the diaphragm of the liquid chamber unit, and the alignment mark is provided on the substrate. Since the alignment slit groove is provided, the liquid chamber unit can be joined to the piezoelectric element with high accuracy.

【0039】請求項5のインクジェットヘッドによれ
ば、上記請求項1乃至4のいずれかのインクジェットヘ
ッドにおいて、インク滴吐出面には各色の境界部に撥水
性の異なる領域或いは溝を設けたので、インクの混色を
防止できる。
According to the ink jet head of the fifth aspect, in the ink jet head of any one of the first to fourth aspects, regions or grooves having different water repellency are provided at the boundary of each color on the ink droplet ejection surface. Color mixing of ink can be prevented.

【0040】請求項6のインクジェットヘッドによれ
ば、上記請求項1乃至6のいずれかのインクジェットヘ
ッドにおいて、前記エネルギー発生手段が電気機械変換
素子からなるので、各色のインク滴着弾位置精度が高い
電気機械変換素子を用いたインクジェットヘッドを得る
ことができる。
According to the ink jet head of the sixth aspect, in the ink jet head of any one of the first to sixth aspects, since the energy generating means comprises an electromechanical transducer, the position of the ink droplet landing position of each color is high. An inkjet head using a mechanical conversion element can be obtained.

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

【図1】本発明を適用したインクジェットヘッドの一例
を示す断面図
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of an inkjet head to which the present invention is applied.

【図2】同ヘッドのアクチュエータユニットの平面図FIG. 2 is a plan view of an actuator unit of the head.

【図3】同アクチュエータユニットの裏面図FIG. 3 is a rear view of the actuator unit.

【図4】同ヘッドの液室ユニットの拡大図FIG. 4 is an enlarged view of a liquid chamber unit of the head.

【図5】同液室ユニットの平面図FIG. 5 is a plan view of the liquid chamber unit.

【図6】同液室ユニットの他のノズル板の断面図FIG. 6 is a sectional view of another nozzle plate of the liquid chamber unit.

【図7】本発明の他の実施形態を説明する液室ユニット
の平面図
FIG. 7 is a plan view of a liquid chamber unit illustrating another embodiment of the present invention.

【図8】同じくアクチュエータユニットの平面図FIG. 8 is a plan view of the same actuator unit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…アクチュエータユニット、2…液室ユニット、3
k,3y,3m,3c…ヘッド部、4…基板、5…圧電
素子、6…フレーム部材、7…スリット溝、8…共通電
極パターン、9…個別電極パターン、10…駆動IC、
11,12…スルーホール、15…振動板、17…加圧
液室、20…液室隔壁部材、21…ノズル、22…ノズ
ル板、24,25…撥水膜、26…スリット溝、27a
〜27d,29a〜29d…アライメントマーク。
1 ... actuator unit, 2 ... liquid chamber unit, 3
k, 3y, 3m, 3c head section, 4 substrate, 5 piezoelectric element, 6 frame member, 7 slit groove, 8 common electrode pattern, 9 individual electrode pattern, 10 drive IC,
11, 12: through hole, 15: diaphragm, 17: pressurized liquid chamber, 20: liquid chamber partition member, 21: nozzle, 22: nozzle plate, 24, 25: water repellent film, 26: slit groove, 27a
To 27d, 29a to 29d ... alignment marks.

フロントページの続き (72)発明者 中根 信保 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 岩瀬 政之 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 牧田 秀行 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 佐々木 勉 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内Continued on the front page (72) Inventor Noboru Nakane 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Ricoh Co., Ltd. (72) Inventor Masayuki Iwase 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Ricoh Co., Ltd. (72) Inventor Hideyuki Makita 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Inside Ricoh Company (72) Inventor Tsutomu Sasaki 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Inside Ricoh Company

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の色のインク滴を吐出するインクジ
ェットヘッドにおいて、複数の色のインク滴を吐出させ
るエネルギーを発生する各エネルギー発生手段を1枚の
基板上に配設したことを特徴とするインクジェットヘッ
ド。
1. An ink jet head for discharging ink droplets of a plurality of colors, wherein each energy generating means for generating energy for discharging the ink droplets of a plurality of colors is provided on a single substrate. Ink jet head.
【請求項2】 請求項1に記載のインクジェットヘッド
において、前記基板には電極パターンを形成すると共
に、この電極パターンを前記基板の裏面側に電気的に接
続するスルーホールを形成したことを特徴とするインク
ジェットヘッド。
2. The ink jet head according to claim 1, wherein an electrode pattern is formed on the substrate, and a through hole is formed to electrically connect the electrode pattern to a back side of the substrate. Inkjet head.
【請求項3】 請求項1又は2に記載のインクジェット
ヘッドにおいて、前記基板上のエネルギー発生手段に対
応して、ノズルを形成したノズル形成部材、前記ノズル
が連通するインク液室、前記エネルギー発生手段のエネ
ルギーを前記インク液室に伝達する振動板を一体的に構
成した液室ユニットを接合したことを特徴とするインク
ジェットヘッド。
3. The ink jet head according to claim 1, wherein a nozzle forming member having a nozzle formed therein, an ink liquid chamber communicating with the nozzle, and the energy generating means correspond to the energy generating means on the substrate. An ink jet head, wherein a liquid chamber unit integrally formed with a vibration plate for transmitting the energy of the ink to the ink liquid chamber is joined.
【請求項4】 請求項3に記載のインクジェットヘッド
において、前記液室ユニットのノズル形成部材及び/又
は振動板に位置合せ用のアライメントマークを設け、前
記基板上には位置合せ用スリット溝を設けたことを特徴
とするインクジェットヘッド。
4. The ink jet head according to claim 3, wherein a positioning alignment mark is provided on a nozzle forming member and / or a diaphragm of the liquid chamber unit, and a positioning slit groove is provided on the substrate. An ink jet head, characterized in that:
【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかに記載のイン
クジェットヘッドにおいて、インク滴吐出面には各色の
境界部に撥水性の異なる領域或いは溝を設けたことを特
徴とするインクジェットヘッド。
5. The ink-jet head according to claim 1, wherein regions or grooves having different water repellency are provided on a boundary portion of each color on an ink droplet ejection surface.
【請求項6】 請求項1乃至6のいずれかに記載のイン
クジェットヘッドにおいて、前記エネルギー発生手段が
電気機械変換素子からなることを特徴とするインクジェ
ットヘッド。
6. An ink jet head according to claim 1, wherein said energy generating means comprises an electromechanical transducer.
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Cited By (3)

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JP2003094651A (en) * 2001-09-21 2003-04-03 Ricoh Co Ltd Ink-jet head
JP2008030334A (en) * 2006-07-29 2008-02-14 Ricoh Co Ltd Liquid discharge head, liquid discharge apparatus and image formation device
JP2012066593A (en) * 2006-04-28 2012-04-05 Fujifilm Dimatix Inc Printhead module

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