JPH07323541A - Multi-nozzle ink jet head - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To simplify manufacture of a multi-nozzle ink jet head capable of discharging efficiently ink. CONSTITUTION:A plurality of channel substrates 1 wherein slit like channel holes 1a are bored at specific intervals, and a plurality of diaphragms 4 consisting of a piezoelectric material having electrodes 2, 3 corresponding to the channel hole 1a on both front and rear faces are fixed by alternately being laminated. An upper board 7 having the electrode on a lower face and a whole face electrode on an upper face is fixed by being laminated on the most upper layer of the laminate, and a lower board 10 having an electrode 8 on the upper face and a whole face electrode 9 on a lower face is fixed by being laminated on the lowermost layer. A nozzle 1b interconnected to the channel hole 1a is bored in the channel substrate 1. An ink feed hole 11 opposed to each channel hole 1a is bored in the diaphragm 4 and the upper board 7. An ink feed member is connected thereto, and ink is fed to the whole channel hole 1a. The diaphragm 4 is deformed by applying each reversal electric field to the electrodes 2, 3 of the diaphragm 4 positioned above and below the channel hole 1a from which ink is to be discharged, and a volume of the channel hole 1a is reduced to pressurize inside ink, which is discharged from the nozzle.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はマルチノズルインクジェ
ットヘッドに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-nozzle ink jet head.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来より、複数のノズルに対応するイン
ク流路を形成し、各インク流路を区画する流路側壁を撓
ませることにより流路容積を減少させ、内部のインクに
加圧することによりインクをノズルから吐出させる構成
のインクジェットヘッドがある（特開昭６３−２４７０
５１号公報、特開昭６３−２５２７５０号公報など）。
これらは、ノズルの配列方向に互いに間隔を有する多数
の平行な流路を有しており、この流路は天部、底部、側
壁により区画されており、流路の一端には複数のノズル
を有するノズルプレートが固着され、多端にはインク供
給手段が連結されている。この側壁の少なくとも一部は
圧電材料からなり、変形を生じさせて流路内のインクに
加圧しノズルから外部へ吐出させるものである。2. Description of the Related Art Conventionally, an ink flow path corresponding to a plurality of nozzles is formed, and a flow path side wall that defines each ink flow path is bent to reduce the flow path volume and pressurize the ink inside. There is an ink jet head configured to eject ink from a nozzle according to Japanese Patent Laid-Open No. 63-2470.
51, JP-A-63-252750, etc.).
These have a large number of parallel flow paths that are spaced from each other in the nozzle arrangement direction, and the flow paths are divided by the top, bottom, and side walls, and one end of the flow path has a plurality of nozzles. The nozzle plate is fixedly attached, and the ink supply means is connected to the other end. At least a part of this side wall is made of a piezoelectric material, and is deformed to press the ink in the flow path and eject it from the nozzle to the outside.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記従来例では、効果
的な流路壁変形を得るためには側壁を高くする必要があ
り、また、印字の高密度化のためノズル間隔を狭めるに
は側壁の厚みを薄くする必要がある。したがって、側壁
を薄くかつ高くすることが望ましく、そのために流路と
なる溝を形成する加工が難しくなっている。In the above-mentioned conventional example, it is necessary to make the side wall high in order to obtain effective channel wall deformation, and in order to make the printing density high, the side wall is narrowed. Need to be thin. Therefore, it is desirable to make the side wall thin and tall, which makes it difficult to form the groove serving as a flow path.

【０００４】そこで本発明の目的は、製造が簡単で高密
度化が容易に達成でき、しかも効率よく確実にインク滴
の吐出動作の制御が可能なマルチノズルインクジェット
ヘッドを提供することにある。It is therefore an object of the present invention to provide a multi-nozzle ink jet head which is easy to manufacture, can easily achieve high density, and can control the ejection operation of ink drops efficiently and reliably.

【０００５】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のマルチノズルインクジェットヘッドは、複
数のスリット状の流路穴が所定間隔毎に穿設されている
複数の流路基板と、各流路穴と対向するように両面に複
数の電極がそれぞれ形成された圧電材料からなる複数の
振動板とが交互に積層固着されており、振動板に穿設さ
れているインク供給孔を介してインクが全流路穴に供給
される構成である。In order to achieve the above object, a multi-nozzle ink jet head of the present invention comprises a plurality of flow path substrates having a plurality of slit-like flow path holes formed at predetermined intervals. , A plurality of vibrating plates made of a piezoelectric material each having a plurality of electrodes formed on both surfaces so as to face the flow path holes are alternately laminated and fixed, and the ink supply holes formed in the vibrating plate are Ink is supplied to all the flow path holes via the ink.

【０００６】この振動板は厚みすべり振動モードの圧電
材料からなり、電極は流路穴の幅の実質的に半分の幅を
有するものである。This diaphragm is made of a piezoelectric material of thickness shear vibration mode, and the electrode has a width substantially half the width of the flow path hole.

【０００７】[0007]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図１に本発明に係るマルチノズルインクジ
ェットヘッドの第１の実施例の完成状態の斜視図を、図
２にその展開斜視図をそれぞれ示している。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a completed state of a first embodiment of a multi-nozzle inkjet head according to the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view thereof.

【０００８】合成樹脂やガラスなど任意の材質により形
成され、インク流路をなすスリット状の流路穴１ａが所
定間隔で複数穿設された流路基板１と、圧電材料からな
り表裏両面に流路穴１ａと対向する電極２，３が設けて
ある振動板４とが、交互に積層された状態で固着されて
いる。そしてこの積層体の最上層には圧電材料からなり
下面に電極５，上面に全面電極６を有する上板７が、最
下層には圧電材料からなり上面に電極８，下面に全面電
極９を有する下板１０がそれぞれ積層固着されている。A flow path substrate 1 formed of an arbitrary material such as synthetic resin or glass and having a plurality of slit-shaped flow path holes 1a forming ink flow paths formed at predetermined intervals, and a flow path substrate 1 made of a piezoelectric material and flowing on both front and back surfaces. The passage hole 1a and the diaphragm 4 provided with the electrodes 2 and 3 facing each other are fixed in a state of being alternately laminated. An upper plate 7 made of a piezoelectric material and having an electrode 5 on the lower surface and an entire surface electrode 6 on the upper surface, and an electrode 8 made of a piezoelectric material on the upper surface and an entire surface electrode 9 on the lower surface of the laminated body are formed. The lower plates 10 are laminated and fixed.

【０００９】流路基板１には、流路穴１ａから外部へ連
通する小径（３０〜６０μｍ程度）のノズル１ｂが穿設
されている。また、振動板４および上板７には、各流路
穴１ａと対向するようにインク供給孔１１が穿設されて
いる（図２参照）。上板７のインク供給孔１１上には、
インク供給部材１２が接合されおり、インク供給部材１
２には、図示しないインクタンクよりインクが供給され
るためのパイプ１２ａが設けられている。A nozzle 1b having a small diameter (about 30 to 60 μm) communicating with the outside from the flow path hole 1a is bored in the flow path substrate 1. Further, the vibrating plate 4 and the upper plate 7 are provided with ink supply holes 11 so as to face the flow path holes 1a (see FIG. 2). On the ink supply hole 11 of the upper plate 7,
The ink supply member 12 is joined to the ink supply member 1.
2 is provided with a pipe 12a for supplying ink from an ink tank (not shown).

【００１０】図２に示すように電極２からは導通部２ａ
が一体的に延出しており、同様にその他の電極３，５，
８からも導通部（図示せず。）が延出しており、これら
の導通部は、図示しない電力供給手段に接続されてい
る。As shown in FIG. 2, the electrode 2 is connected to the conducting portion 2a.
Are integrally extended, and similarly the other electrodes 3, 5,
Conducting portions (not shown) extend from 8 as well, and these conducting portions are connected to a power supply means (not shown).

【００１１】この実施例の作動を図３を参照して以下に
説明する。振動板４Ａの電極２Ａ，３Ａに図示しない電
力供給手段より電界を加えると、その部分が下向きに撓
み変形し、振動板４Ｂの電極２Ｂ，３Ｂに、上記電極２
Ａ，２Ｂとは反対向きの電界を加えると、その部分が上
向きに撓み変形する。従って、図３に示すように流路穴
１ａの容積が減少され、内部のインクに圧力が加わりノ
ズル１ｂ（図１参照）から外部へ吐出する。具体的に
は、流路幅方向に沿って分極された厚みすべり振動モー
ドの圧電材料（分極方向を矢印Ｘで示す）からなる振動
板４を用い、その表裏両面に電極２，３を形成して分極
方向Ｘに直行する方向（厚み方向）に電界を印加してい
るため、電極２，３の両端部（図３左右）において上下
に変位する（変位方向を矢印Ｙで示す）。そこで電界の
向きを調整することによって、振動板４Ａは下向きに、
振動板４Ｂは上向きに撓むようにしてあり、流路穴１ａ
内のインクに加圧するようになっている。このような厚
みすべり振動モードの圧電材料において、電極２，３は
流路穴１ａの半分程度の幅に形成してあるため、流路の
中心部付近が最大変位となるように変形し効率よくイン
ク滴吐出が行える。The operation of this embodiment will be described below with reference to FIG. When an electric field is applied to the electrodes 2A and 3A of the diaphragm 4A from a power supply means (not shown), the portions are flexed and deformed downward, and the electrodes 2B and 3B of the diaphragm 4B are connected to the electrodes 2A and 3B.
When an electric field in the opposite direction to A and 2B is applied, that portion flexes and deforms upward. Therefore, as shown in FIG. 3, the volume of the flow path hole 1a is reduced, pressure is applied to the ink inside, and the ink is ejected from the nozzle 1b (see FIG. 1) to the outside. Specifically, a diaphragm 4 made of a piezoelectric material of thickness shear vibration mode (polarized direction is indicated by an arrow X) polarized along the flow channel width direction is used, and electrodes 2 and 3 are formed on both front and back surfaces thereof. Since an electric field is applied in a direction (thickness direction) orthogonal to the polarization direction X, the electrodes 2 and 3 are vertically displaced at both ends (left and right in FIG. 3) (displacement direction is indicated by arrow Y). Therefore, by adjusting the direction of the electric field, the vibrating plate 4A moves downward,
The vibrating plate 4B is configured to bend upward, and the flow path hole 1a
It is designed to pressurize the ink inside. In such a thickness-shear vibration mode piezoelectric material, the electrodes 2 and 3 are formed to have a width of about half the width of the flow path hole 1a, so that the vicinity of the center of the flow path is deformed so that the maximum displacement is achieved, and the efficiency is improved. Can eject ink drops.

【００１２】なお、図３に示したのは振動板４に挟まれ
た流路穴１ａからインクを吐出する場合の例であるが、
最上位の流路穴１ａからインクを吐出する場合は、上板
７の電極５，全面電極６と、振動板４の電極２，３とに
それぞれ電界が加えられ、最下位のノズル１ｂからイン
ク吐出する場合は、振動板４の電極２，３と、下板１０
の電極８，全面電極９とに、それぞれ電界が加えられ
る。実質的には図３に示したのと同様の作動となる。全
面電極６，９は共通電極として用いており、これと対応
する電極５，８に通電された場合にその部分の振動板
（圧電材料）４のみに電界が加わる。そして、電極５，
８に通電されていない部分の振動板４には電界は加わら
ない。このようにして振動板４または上板７，下板１０
において部分的に撓み変形を生じさせ、インク滴吐出動
作を制御することができる。Although FIG. 3 shows an example in which ink is ejected from the flow path hole 1a sandwiched between the diaphragms 4,
When ink is ejected from the uppermost flow path hole 1a, an electric field is applied to the electrodes 5 and the entire surface electrode 6 of the upper plate 7 and the electrodes 2 and 3 of the vibration plate 4, respectively, and the ink is ejected from the lowermost nozzle 1b. When discharging, the electrodes 2 and 3 of the diaphragm 4 and the lower plate 10
An electric field is applied to each of the electrode 8 and the entire surface electrode 9. The operation is substantially the same as that shown in FIG. The whole-surface electrodes 6 and 9 are used as common electrodes, and when the corresponding electrodes 5 and 8 are energized, an electric field is applied only to the vibrating plate (piezoelectric material) 4 in that portion. And the electrodes 5,
No electric field is applied to the vibrating plate 4 in the portion where the current is not supplied to the vibrating plate 4. In this way, the diaphragm 4 or the upper plate 7 and the lower plate 10
It is possible to control the ink droplet ejection operation by partially causing flexural deformation in.

【００１３】上記実施例では、流路穴１ａと連通するノ
ズル１ｂを流路基板１自体に穿設した構成であるが、流
路基板１と別にノズルを穿設した部材を設ける構成とす
ることもできる。このような実施例を図４に示してい
る。この構成は、第１の実施例と実質的に同様な構成の
振動板４と、先端部が開口された流路穴１３ａを有する
流路基板１３（前述の実施例における流路基板１とは流
路穴の端部が開口部となっており小径のノズルを有して
いない点が唯一の相違点である。）とが交互に積層固着
されている。そして、最上層に上板７、最下層に下板１
０が固着されている。このような、上板７、流路基板１
３、振動板４、下板１０からなる積層体の先端部に、各
流路穴１３ａに対応するノズル１４ａが穿設されたノズ
ルプレート１４が固着されている。この実施例でも、第
１の実施例と同様に、インク吐出すべき流路穴１ａに対
応する振動板４の上下両面の電極２，３または上板７の
電極５，全面電極６、下板１０の電極８，全面電極９に
通電して変形させ、インクの吐出を行う。In the above-described embodiment, the nozzle 1b communicating with the flow passage hole 1a is formed in the flow passage substrate 1 itself, but a member in which a nozzle is formed is provided separately from the flow passage substrate 1. You can also Such an embodiment is shown in FIG. This structure has a diaphragm 4 having substantially the same structure as that of the first embodiment, and a flow path substrate 13 having a flow path hole 13a with an open tip (the flow path substrate 1 in the above-described embodiments is different from that of the first embodiment). The only difference is that the ends of the flow path holes are openings and no small-diameter nozzle is provided. Then, the upper plate 7 is the uppermost layer and the lower plate 1 is the lowermost layer.
0 is stuck. Such an upper plate 7 and a flow path substrate 1
A nozzle plate 14 having a nozzle 14a corresponding to each flow path hole 13a is fixed to the tip of a laminated body including the vibration plate 4, the vibration plate 4, and the lower plate 10. Also in this embodiment, similarly to the first embodiment, the electrodes 2 and 3 on the upper and lower surfaces of the vibration plate 4 or the electrodes 5 of the upper plate 7, the whole surface electrode 6, and the lower plate corresponding to the flow passage holes 1a to be ejected are used. The electrodes 8 and the entire surface electrode 9 of 10 are energized to be deformed and ink is ejected.

【００１４】なお、上記２つの実施例では薄板状の部材
（振動板や流路基板）を平面的に積層した状態で使用す
るものであるが、これを９０度回転した状態で使用する
ことももちろん可能である。こうすることによって、縦
方向に特に高密度を要求される場合にも、横方向に特に
高密度を要求される場合にも対応可能である。In the above two embodiments, the thin plate members (vibration plate and flow path substrate) are used in a state of being laminated in a plane, but they may be used in a state of being rotated by 90 degrees. Of course it is possible. By doing so, it is possible to deal with a case where a particularly high density is required in the vertical direction and a case where a particularly high density is required in the horizontal direction.

【００１５】[0015]

【発明の効果】本発明に係るマルチノズルインクジェッ
トヘッドによると、流路側壁の変形によりインクに加圧
する構成ではないため薄く高い側壁を形成する必要がな
く、薄板状の振動板と流路基板とを交互に積層すること
により容易に製造できるため、製造工程が簡略化する。According to the multi-nozzle ink jet head of the present invention, since the ink is not pressurized by the deformation of the side wall of the flow path, it is not necessary to form a thin and high side wall, and a thin plate-shaped vibrating plate and a flow path substrate are provided. Since it can be easily manufactured by alternately stacking, the manufacturing process is simplified.

【００１６】また、流路穴全域にわたって振動板の変形
が行われるため流路容積減少の効率がよい。特に、厚み
すべり振動モードの圧電材料からなる振動板を用いる場
合、電極を流路穴の幅の実質的に半分の幅に形成する
と、流路穴の中心部が最大変位となるように振動板が変
形するため、効率よく流路穴内のインクに加圧できる。Further, since the vibrating plate is deformed over the entire area of the flow path hole, the flow path volume can be efficiently reduced. In particular, when a diaphragm made of a piezoelectric material of the thickness shear vibration mode is used, if the electrode is formed to have a width substantially half the width of the flow path hole, the vibration plate will have the maximum displacement at the center of the flow path hole. Is deformed, it is possible to efficiently pressurize the ink in the flow path hole.

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

【図１】本発明に係るマルチノズルインクジェットヘッ
ドの第１の実施例の斜視図FIG. 1 is a perspective view of a first embodiment of a multi-nozzle inkjet head according to the present invention.

【図２】第１の実施例の展開斜視図FIG. 2 is an exploded perspective view of the first embodiment.

【図３】第１の実施例のインク滴吐出状態を示す説明図FIG. 3 is an explanatory diagram showing an ink droplet ejection state of the first embodiment.

【図４】第２の実施例の展開斜視図FIG. 4 is an exploded perspective view of the second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１，１３ 流路基板 １ａ，１３ａ 流路穴 ２，３，２Ａ，３Ａ，２Ｂ，３Ｂ 電極 ４，４Ａ，４Ｂ 振動板 １１ インク供給孔 1, 13 flow path substrate 1a, 13a flow path hole 2, 3, 2A, 3A, 2B, 3B electrode 4, 4A, 4B diaphragm 11 ink supply hole

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 複数のスリット状の流路穴が所定間隔毎
に穿設されている複数の流路基板と、上記各流路穴と対
向するように両面に複数の電極がそれぞれ形成された圧
電材料からなる複数の振動板とが交互に積層固着されて
おり、上記振動板に穿設されているインク供給孔を介し
てインクが上記全流路穴に供給されていることを特徴と
するマルチノズルインクジェットヘッド。1. A plurality of flow path substrates having a plurality of slit-shaped flow path holes formed at predetermined intervals, and a plurality of electrodes formed on both surfaces so as to face the flow path holes. A plurality of vibration plates made of a piezoelectric material are alternately laminated and fixed, and ink is supplied to all the flow path holes through ink supply holes formed in the vibration plate. Multi-nozzle inkjet head. 【請求項２】 上記振動板は厚みすべり振動モードの圧
電材料からなり、上記電極は上記流路穴の幅の実質的に
半分の幅を有するものであることを特徴とする請求項１
に記載のマルチノズルインクジェットヘッド。2. The vibrating plate is made of a piezoelectric material in a thickness shear vibration mode, and the electrode has a width substantially half the width of the flow path hole.
The multi-nozzle inkjet head described in.